摘要：利用BGK近似求解空间带电污染物的分布方程,建立航天器表面带电增强污染理论模型,并进行试验验证.本文采用粒子追踪技术,将对中性和带电粒子同时采用BGK近似对玻尔兹曼方程进行求解.对空间出气分子采用麦克斯韦速度分布律进行描述,对航天器表面带电引起的电场衰减影响引入衰减项,再对方程进行求解.利用地面模拟设备对材料真空出气产物进行电离,并利用带偏转栅网的QCM测量沉积到表面的污染物,通过比对偏转电场加载前后的污染沉积量变化,研究表面带电对污染的增强效应.在未开启偏压的时候,QCM的频率变化很小,应该是本底污染物所引起的,经过铂电阻的测温,此时的QCM表面温度为23.1℃,在该温度下RTV566的污染物较难沉积在QCM表面上.而在开启了场致发射后,QCM上沉积的污染物有了明显的变化,随着偏转栅网电压的升高,污染物的沉积量有所增高,但并不明显.可能是由于电子的发射为单向性,从场致发射端发射的电子能量范围为0.5eV～3.5eV,而经过加速极加速后的电子能量应低于500eV,电子在加速场的作用下为向下的单向运动,与污染物的碰撞横截面积过小,导致仅有小部分的污染物被电离,产生的带电污染物较少.因此,QCM上沉积的污染物较少.随着负电位的增加其带电污染物返回流的数量也随之增加.经过理论分析及试验验证,带电污染物返回流的范围为4×10-5到2×10-3.说明即使是在LEO轨道,离子返回流要明显高于出气分子与周围环境粒子碰撞的背散射返回流水平10-7.其次,当航天器的负电位升高了4个数量级而离子化返回流仅升高了2个数量级.
