考虑温度梯度的卫星外露介质深层充电研究

摘要

由于热导率很低,卫星外露介质在光照面与背光面之间存在温度梯度,这将影响介质电导率继而影响深层充电过程.本文建立了考虑温度场的介质深层充电模型,针对一维模型给出了数值求解方法并做出验证.模型中,温度梯度效应是通过介质电导率对温度的依赖关系体现的.以聚酰亚胺介质为代表,通过试验测试和数值拟合得到了253K-353K温度范围内的介质本征电导率,并根据先验公式,从Geant4计算的辐射剂量率获取辐射诱导电导率.计算结果表明,温度梯度会对深层充电产生显著影响.在地球同步轨道恶劣电子辐射环境下,对于3mm厚背面接地聚酰亚胺平板,当最低温度263K出现在背面时,场强峰值达到107V/m以上,表面电位超过-10kV,且随着温度梯度增加,场强畸变程度变大.相关结论可为介质深层充电评估提供有益参考.