一种空间站主动电位控制系统及其地面模拟试验方法技术方案

本申请涉及航天技术领域，具体而言，涉及一种空间站主动电位控制系统及其地面模拟试验方法，该系统包括第一绝缘架、导电板、真空舱以及恒流源，其中：导电板设置在第一绝缘架上；导电板上设置有电位检测装置、供电装置以及供气装置，电位检测装置的测量端通过导线与真空舱连接；真空舱内部设置有第二绝缘架以及电位控制装置，电位控制装置通过第二绝缘架与真空舱连接；恒流源的正极与真空舱连接，负极与导电板连接。本申请能够实时监测结构电位特性，满足空间站主动电位控制系统地面试验的要求，解决了在地面无法模拟结构电位的问题，该试验系统工作稳定，可操作性强，适用于各种空间站主动控制系统的模拟试验。主动控制系统的模拟试验。主动控制系统的模拟试验。

【技术实现步骤摘要】
一种空间站主动电位控制系统及其地面模拟试验方法


[0001]本申请涉及航天
，具体而言，涉及一种空间站主动电位控制系统及其地面模拟试验方法。

技术介绍

[0002]空间站受到空间等离子体、高能电子和太阳辐射等环境作用会引起电荷积累和泄放的现象称为充放电效应，可能导致太阳阵和功率传输系统短路、电子系统器件烧毁和电路工作异常、敏感部件测量结果误差以及功能材料退化击穿等，并且对于空间站等大型空间站，充放电效应对航天员出舱生命安全造成了致命级的危害。鉴于卫星表面带电效应可能造成的危害，国外针对带电防护技术已开展了四十多年的研究。NASA在广泛的基础理论、仿真分析和地面试验研究的基础上，制定并颁布了通用的“卫星抗带电控制设计和防护指南”(NASA
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TP
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2361)和《空间带电效应减缓指导手册》(NASA
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HDBK
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4002A)，ESA也制定了自己的“卫星带电标准”(ECSS
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E
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ST
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20
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06)。
[0003]目前我国卫星在发生充放电效应诱发的异常和故障之后，只能依靠载荷自动复位或者地面发送指令重启等方法“硬抗”，缺少一种人工干预手段对充放电效应进行提前预防，减少甚至消除其带来的危害，主动电位控制技术是通过发射带电粒子束实现卫星电位控制的一种充放电效应防护技术，也是目前唯一经过在轨验证和使用的充放电效应主动干预的方法。
[0004]随着我国空间应用技术的不断发展，空间站充放电问题必将被广泛关注，以我国空间站为例的主动电位控制系统的研制及应用将推广用于解决空间站充放电效应造成的危害。目前，我国对空间站主动电位控制系统的在轨工作数据积累不够丰富，缺乏足够的测量结果对航天器充放电效应做出更深的理论研究，因此主动电位控制系统的应用主要在空间站，用于将结构电压控制到安全电压范围内，保证出舱时的生命安全，但在地面进行试验时，存在以下问题：地面不能真实模拟空间等离子体带电环境，地面难以开展真实尺寸航天器模拟试验，地面无法将真空舱进行悬浮。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种空间站主动电位控制系统及其地面模拟试验方法，建立主动电位控制系统对结构电位的检测和控制的地面模拟方法，能够实时监测结构电位特性，满足空间站主动电位控制系统地面试验的要求。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种空间站主动电位控制系统，包括第一绝缘架、导电板、真空舱以及恒流源，其中：导电板设置在第一绝缘架上；导电板上设置有电位检测装置、供电装置以及供气装置，电位检测装置的测量端通过导线与真空舱连接；真空舱内部设置有第二绝缘架以及电位控制装置，电位控制装置通过第二绝缘架与真空舱连接；恒流源的正极与真空舱连接，负极与导电板连接。
[0007]进一步的，供电装置与电位控制装置连接，用于向电位控制装置提供配电。
[0008]进一步的，供气装置与电位控制装置连接，用于向电位控制装置提供可电离气体。
[0009]进一步的，供气装置与电位控制装置之间设置有气路绝缘器。
[0010]进一步的，还包括供电电源，供电电源通过电压互感器与供电装置连接。
[0011]进一步的，还包括万用表，万用表与恒流源并联。
[0012]此外，本申请还提供了一种空间站主动电位控制系统的地面模拟试验方法，包括如下步骤：步骤1：将导电板通过第一绝缘架固定安装在地面上，将电位检测装置、供电装置以及供气装置安装于导电板上，将电位检测装置的测量端通过导线和真空舱连接，将供电装置通过电压互感器与供电电源进行连接；步骤2：将电位控制装置设置在真空舱的内部，并通过第二绝缘架与真空舱连接；步骤3：将供电装置和供气装置分别与电位控制装置连接，为电位控制装置提供配电和可电离的气体；步骤4：关闭真空室舱门，抽真空，直到满足电位控制装置工作所需的真空度；步骤5：将恒流源的正极与真空舱连接，负极与导电板连接，将万用表与恒流源并联，测量其输出电压；步骤6：将恒流源的输出电压设置为V0，设置电流为电位控制装置的最大发射电流；步骤7：启动供电电源，调节至满足供电装置所需的工作电压，启动供气装置为电位控制装置供气；步骤8：整个系统启动工作后，万用表测量得到的电压即为主动电位控制系统工作后的结构电位V1。
[0013]本专利技术提供的一种空间站主动电位控制系统及其地面模拟试验方法，具有以下有益效果：
[0014]本申请基于LEO轨道环境中主动电位控制系统的工作原理，模拟了空间站在空间等离子体环境作用下的带电状态，模拟了主动电位控制系统在轨工作原理，建立了主动电位控制系统对结构电位的检测和控制的地面模拟方法，能够实时监测结构电位特性，满足空间站主动电位控制系统地面试验的要求，解决了在地面无法模拟结构电位的问题，该试验系统工作稳定，可操作性强，适用于各种空间站主动控制系统的模拟试验。
附图说明
[0015]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0016]图1是根据本申请实施例提供的空间站主动电位控制系统的示意图；
[0017]图中：1
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导电板、2
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第一绝缘架、3
‑
电位检测装置、4
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供电装置、5
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供气装置、6
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电压互感器、7
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供电电源、8
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真空舱、9
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电位控制装置、10
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第二绝缘架、11
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恒流源、12
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万用表。
具体实施方式
[0018]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0019]如图1所示，本申请提供了一种空间站主动电位控制系统，包括第一绝缘架2、导电
板1、真空舱8以及恒流源11，其中：导电板1设置在第一绝缘架2上；导电板1上设置有电位检测装置3、供电装置4以及供气装置5，电位检测装置3的测量端通过导线与真空舱8连接；真空舱8内部设置有第二绝缘架10以及电位控制装置9，电位控制装置9通过第二绝缘架10与真空舱8连接；恒流源11的正极与真空舱8连接，负极与导电板1连接。
[0020]具体的，本申请实施例提供的空间站主动电位控制系统，利用导电板1和第一绝缘架2的设置结构，可以模拟航天器在空间中的悬浮状态，并且使得导电板1上的电位检测装置3、供电装置4以及供气装置5实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间站主动电位控制系统，其特征在于，包括第一绝缘架、导电板、真空舱以及恒流源，其中：所述导电板设置在所述第一绝缘架上；所述导电板上设置有电位检测装置、供电装置以及供气装置，所述电位检测装置的测量端通过导线与所述真空舱连接；所述真空舱内部设置有第二绝缘架以及电位控制装置，所述电位控制装置通过所述第二绝缘架与所述真空舱连接；所述恒流源的正极与所述真空舱连接，负极与所述导电板连接。2.如权利要求1所述的空间站主动电位控制系统，其特征在于，所述供电装置与所述电位控制装置连接，用于向所述电位控制装置提供配电。3.如权利要求1所述的空间站主动电位控制系统，其特征在于，所述供气装置与所述电位控制装置连接，用于向所述电位控制装置提供可电离气体。4.如权利要求3所述的空间站主动电位控制系统，其特征在于，所述供气装置与所述电位控制装置之间设置有气路绝缘器。5.如权利要求1所述的空间站主动电位控制系统，其特征在于，还包括供电电源，所述供电电源通过电压互感器与所述供电装置连接。6.如权利要求1所述的空间站主动电位控制系统，其特征在于，还包括万用表...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙迎萍，李得天，胡向宇，刘海波，张剑锋，王闻熹，崔梧玉，刘士永，刘明正，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：