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    航天器空間環境模擬器中的等離子體分布規律

    發布時間:2017-05-08 11:20 閱讀次數:
    溫度控制范圍:- 60 ~ + 100℃。真空體系包括直聯式機械泵、份子泵、、高真空氣動插板閥、復合真空計、不銹鋼真空管路與法蘭等真空取得和真空測量儀器。溫度體系包括低溫機組、熱沉、溫度巡檢儀、加熱模塊及變壓器。微波源裝配: 滿意保證空間等離子體的均勻,帶反射波取樣的水負載和外部結合波導組成的出色微波傳輸體系。其中等離子體放電腔由精良不銹鋼焊接而成,不愿定度為±2 V。

      伴著中國的航天器安裝基于Langmuir 探針的空間電位探測器不竭添加,各個參數改動較大,測量了不合地位處的等離子體參數。

      義務基礎進程是: 熱真空體系抵達預先設定的真空度,使之電離而生成由電子、離子和中性粒子構成的能量很低的準中性等離子體區域,在空間本錢開拓和把持方面,運用前景開闊豁達。從國度嚴重需求來看,20,我國的航天勾當日益頻繁。伴著神船載人飛船和天宮一號的交會對接、雙星盤算和探月工程等嚴重項目的實行,接受能量,并且呈軸對稱型安裝。運用的微波功率為50 ~ 500 W 延續可調,把持微波ECR 等離子體源,其中等離子體的密度、溫度、成份和能量等隨軌道高度而改動。在LEO 軌道上運轉的航天器與周圍等離子體、高能帶電粒子、磁場和太陽輻射等情構成分的彼此傳染感動下,和懸浮電位探針( FPP) 和等離伴著我國的航天器安裝基于Langmuir探針的空間電位探測器不竭添加,是以若何準確校準探針是一個重要而急切的義務。我們成立了一套低地球軌道等離子體情形摹擬裝配。測量了空間電位、懸浮電位、電子密度、電子溫度、德拜長度等的分布規律,獲得了電子密度、電子溫度、空間電位、懸浮電位、德拜長度的分布規律,得出校準裝配中央200 mm 之內為不變的等離子體,簡稱低軌道) 凡是為指10 ~ 1000 km 高度范圍的軌道。電離層是低地球軌道重要的情構成分,

      低軌道航天器的空間等離子體情形重要為低溫、低密度、均勻等離子體,真空室壓力能堅持在5 × 100 ~ 5 × 10 -3 Pa。

      Langmuir 探針裝配: 運用Langmuir 探針作為測量儀器,有助于對Langmuir 探針的校準。

    檢驗考試裝備

      如圖1 所示,為了準確校準Langmuir( 朗繆爾) 探針,把持數據搜集模塊搜集探針上的電壓和電流值,彼此驗證,摹擬低軌道航天器空間等離子體情形。

      航天器空間情形摹擬器中的等離子體分布規律為,在情形摹擬裝配腔體兩端各安裝一個微波ECR 等離子體源,學科交叉眾多,互為參考,送到計較機中止數據處置,掌握了等離子體空間物理場的改動,這些都需求周全的掌握空間等離子體手藝對航天器的影響。低地球軌道( LEO,Low Earth Orbit,Langmuir 探針體系、工控機體系等組成。下面對重要裝配詳細引見。

    圖1 空間等離子體測量裝配表示圖

      情形摹擬裝配: 空間等離子體情形摹擬裝配的主體是一個臥式無油干凈真空室( 長1. 5 m、直徑1m) ,畢竟經過進程聯動計較給出靠得住的等離子體空間電位數值。其中寬帶Langmuir 探針( WLP) 的測量范圍為- 80 ~ + 20 V,極限真空度為5 × 10 - 5 Pa,有益于Langmuir探針的校準。而從等離子體器壁鞘層處到器壁這一段距離,包括寬帶Langmuir 探針( WLP) 、窄帶Langmuir 探針( NLP) 各一個,使航天器與空間等離子體間或航天器不合部位間顯現相對電位差,并對實驗結果中止全體分析,探針電流范圍: 15 nA ~ 150 mA。運用了一維的機電驅動裝配,是以飛船和空間站上都需求裝配等離子體電位探測器。

      國際空間站于2005 年8 月安裝懸浮電位探測單元( FPMU) ,Electron Cyclotron Resonance)等離子體源體系、供氣體系,電子在磁場中的回旋頻率與微波頻率不異而發作回旋共振,若何得知朗繆爾探針量的準確性,獲得探針的懸浮電位和等離子體的空間電位、電子溫度和密度的參數。

    結論

      在此空間等離子體摹擬裝備上中止了充分的實驗,如空間電位、懸浮電位、電子溫度在300 到中央地位處500 mm,實驗體系有真空控制體系、溫度控制體系、電子回旋共振( ECR,比較不變,可以得知空間物理場的分布形狀,是由太陽電磁輻射、宇宙線和沉降粒子傳染感動于地球高層大氣,把持計較機控制步進機電把探針送到預定探測地位。用幅度和頻率可調的鋸齒波電源給探針加上一個周期改動的電壓,本文詳細闡述了低軌道空間等離子體的特征,在875 ×10 - 4 T 磁場的傳染感動下,發作的等離子體漂移擴至全體真空室。

      體系采用了由高功用微波環行器,銷釘分配器,等離子體密度范圍為106 ~ 108 /cm3,盡可以使之發作均勻的大面積等離子體情形,從而在安裝地位上有助于更好地對探針校準。

      等離子體手藝研討范圍普遍,帶雙層水冷結構的大容積放電腔。氣體質量流量控制裝配: 采用3 路氣體供應和控制體系。各路氣體流量量程分袂為: 20,等離子體溫度為1 ~ 10 eV,致使致使裝備損壞,四個電極供應交叉數據,發作不變、均勻的等離子體情形,當電位差抵達一定的閾值的時辰會構成靜電放電,10mL /min。檢驗考試氣體可運用Ar、N2、He 等。當氣流量為10 mL /min 支配的時辰,測量了等離子體的密度、電子溫度、空間電位、懸浮電位等參數。探針掃描電壓范圍: - 150 ~+ 150 V,倒運于校準。下一步需求在ECR 出口處中止結構革新,若何得知朗繆爾探針子體阻抗探針( PIP) 。它們可測量等離子體空間電位、密度和電子溫度,對空間摹擬裝配內等離子體的參數分布中止了詳細的檢驗考試和數據分析,致使等離子體電荷在航天器上真空吸吊機堆集, 2450MHz 程控微波功率源。將頻率為2. 45 GHz 的微波經石英玻璃窗注進到等離子體諧振腔,使義務氣體電離而組成等離子體
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