[发明专利]极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验系统及方法。

背景技术

极轨卫星所在的瞬时轨道平面与太阳始终保持固定的取向，可以使得卫星所经过地点的地方时基本相同，卫星遥感探测资料具有长期可比性。由于这种卫星轨道的倾角接近90°，卫星近乎通过极地，所以称它为“近极地太阳同步轨道卫星”，简称极轨卫星。

卫星能源系统的安全可靠关系到卫星的功能和寿命，随着卫星新技术和新需求的不断涌现，对卫星能源系统的要求也越来越高，因此卫星太阳电池电源系统将朝着大功率、高电压的趋势发展。然而工作电压的提高也增加了母线电源电缆与空间带电环境的耦合机会，出现了由于二次放电引起的新失效模式。鉴于二次放电问题对极轨卫星产生的异常事件和故障以及造成太阳电池输出功率严重损失的情况，美国NASA、欧洲ESA和日本JAXA等研究机构均投入大量人力、物力，开展针对母线电源电缆二次放电防护技术的研究工作。

在地球磁场的约束下，地磁亚暴将在极轨上产生高能量和高通量的极光沉降电子，其能量可达到100keV，电子通量密度可达地球同步轨道的100倍，将严重威胁卫星能源系统和电子系统的在轨安全。随着我国空间应用技术的不断发展，极轨大功率高电压太阳电池将被广泛采用，因此母线电源电缆引起的二次放电问题将成为我国空间电源设计者必须面对和解决的新课题。目前，我国对大功率卫星高压太阳电池的母线电源电缆二次放电的认识还不够深入，缺乏有效的防护方法和设计手段。因此，亟需开展极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验的研究。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验系统及方法，以结合极轨的极光电子带电环境特点，开展极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验。

本发明提供了一种极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验系统，包括：

用于模拟极轨卫星的极光电子环境的电子枪、靶室、用于将所述靶室抽成真空的真空抽气系统、包括用多层绝缘膜包裹的束线和电缆以模拟极轨卫星母线电源电缆的试验样品、样品支架、试验线路和用于监测所述电缆的二次放电现象的摄像机；所述试验电路包括：用于诱发所述电缆二次放电的电压源，和用于给所述束线加电流，使其发热以模拟极轨卫星的空间热环境的电源；

其中，在所述靶室内部，所述摄像机和所述电子枪安装在所述靶室的顶部，所述样品支架安装在所述靶室的底面上，所述试验样品放置于所述样品支架上；

在所述靶室外部，所述试验线路与所述试验样品相连，所述真空抽气系统与所述靶室相连。

本发明还提供了一种极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验方法，使用上述极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验系统；所述极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验方法包括：

将用多层绝缘膜包裹的束线和电缆放置于所述靶室内的样品支架上；

开启真空抽气系统将所述靶室抽真空；

开启电源给所述束线加电流，使其发热以模拟极轨卫星的空间热环境；

开启电子枪模拟极轨卫星的极光电子环境，诱发所述电缆静电放电；

开启试验电路中的电压源，诱发所述电缆二次放电；

通过摄像机监测所述电缆的二次放电现象。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明提供的极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验系统，用多层绝缘膜包裹的束线和电缆模拟极轨卫星母线电源电缆，采用电源给束线加电流使其发热，可以较好的模拟极轨卫星的空间热环境，采用电子枪可以较好的模拟极轨卫星的极光电子环境，诱发电缆静电放电（一次放电），采用电压源可以诱发所述电缆二次放电，可以真实地模拟极轨卫星母线电源电缆所处的环境，并有效诱发极轨卫星母线电源电缆发生二次放电，因此本发明可以提高极轨卫星母线电源电缆二次放电地面模拟试验的有效性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。