航天器内带电效应的微弱电流监测技术

郑玉展，张志平，李衍存，向宏文，陈宜稳，全 林，成 毅

（1.北京空间飞行器总体设计部，北京100094；2.北京跟踪与通信技术研究所，北京100094；3.成都理工大学核技术与自动化工程学院，成都610059）

航天器在轨运行中将不可避免地遇到各种辐射环境，典型的有高能电子辐射环境。高能电子可以穿透航天器结构，到达航天器内部，将电荷沉积到航天器内部的电介质中，如沉积到导线外皮、电路板中。所谓的航天器内带电效应，有时也称为深层介质带电效应，主要由能量范围为0.1 MeV 到10 MeV 的高能电子引起的，其在内部电介质的电荷沉积率高于泄放率，就会发生电荷沉积，累积到一定程度有可能产生放电，放电脉冲会直接或间接地耦合到航天器内部其他敏感的电子设备中，产生干扰，影响航天器的安全运行。

近十几年间，发生过多次较为严重的高能电子环境引起的内带电事件[1⁃4]，内带电效应引发的航天器故障越来越引起关注。除近地中高地球轨道外，深空探测任务也可能出现内带电效应问题，如木星辐射带中的0.1～10 MeV 的电子通量在107e/（cm2·s）以上[5]，属于内带电效应的高风险区；火星尘暴中尘埃及沙粒也可能带电，尘埃会悬浮、降落、黏附在航天器上引起带电[6⁃8]。统计表明，内带电效应引起的航天器在轨异常占到了所有放电引起异常总数的50%左右，同时占到了所有空间环境造成航天器异常的25%[9]。

测量航天器内部介质的充电电流一方面可以感知航天器内部电介质的充电情况，另一方面也可以定性或定量地给出引起内带电效应的外部高能电子辐射环境的变化。……