关于ASTRODⅠ测试质量充电过程模拟的预研究

摘要

单航天器激光天文动力学空间计划(ASTROD Ⅰ)是利用航天器与地面深空探测站进行激光干涉跟踪和脉冲计时测距来探讨天文动力学、爱因斯坦引力论和改进太阳系动力学参数。ASTROD Ⅰ任务中航天器的核心设备是测试质量。整个航天器将根据测试质量的位置来完成无拖曳航天。宇宙射线和太阳高能粒子能够穿透航天器外层结构而导致测试质量带电(这个带电过程称为充电),带电后的测试质量受到周围导体的库仑力或者经过行星际磁场时受到洛伦兹力而无法保证它的测地线运动。本文简单讨论了由于测试质量带电而引起的加速度噪声和其对应的傅立叶分量,并引用LISA的太阳活动最小时(宇宙射线强度最大时)的宇宙射线能谱和使用Geant4工具包模拟了ASTROD Ⅰ测试质量由于与宇宙射线相互作用而导致的充电过程。通过模拟计算得到在太阳活动最小时测试质量的充电速率大约为24.2±7.3|e|/s。