[发明专利]一种基于有限差分的卫星深层充电评估的电场计算方法

摘要

本发明属于航天器空间环境防护设计和在轨管理应用中的空间辐射环境效应评估领域，具体涉及一种卫星深层介质充电后的电场强度计算方法，适合于自旋稳定平台、三轴稳定平台为代表的各类静止轨道卫星内平板结构、同轴线套等介质充电评估。本发明在已有的电流平衡理论的深层充电评估方法基础上，提出采用有限差分方法进行卫星深层充电后的介质内部电场强度的评估，克服了过去常用基于解析方法的输入格式受限的问题，从而具有更好的科学性和更高的实际应用价值。

主权项

1.一种基于有限差分的用于评估卫星深层充电后危害的介质内电场强度的计算方法，其特征在于，包括：步骤1：将卫星内部或者外部需要评估的介质结构抽样成平板结构或同轴型结构，均包含有遮挡、介质及被层或芯柱，并给出介质厚度值；步骤2：将介质内部空间进行剖分，平板型介质结构的内部剖分为等高线，同轴型结构的内部剖分为同心圆，不同层数之间的间距差别小于50％。步骤3：以预定格式的读入介质的初始条件和边界条件，包括最初介质内的电场分布和边界电位值；步骤4：以预定格式的读入空间高能电子的数据，可以是卫星实测粒子数据或辐射带粒子模型数据，诸如风云二号卫星实测数据或AE8辐射粒子模型数据。步骤5：利用线性沉淀法公式，这对步骤4所读入的数据，计算每个时刻的不同能段在介质内的通量-深度和剂量率-深度的对应关系，并最后求得所有能段的总通量和总剂量率分布关系；步骤6：依据步骤2的介质分层参数和步骤3给出电场和电位的初始值和边界值，并根据步骤5中所计算出来的每个时刻的通量-深度对应关系和剂量率-深度的对应关系，利用以下方程组来获得介质中的电荷密度和电场分布： ρ ( i , t ) = ρ ( i , t - 1 ) ( exp ( - d t ) τ ( i , t ) ) + q · ( i , t ) σ ( i , t ) ( 1 - exp ( - d t τ ( i , t ) ) ) - - - ( 1 ) ]]> 1 d x · ϵ ( φ ( i + 1 ) - φ ( i ) x ( i + 1 ) - x ( i ) - φ ( i ) - φ ( i - 1 ) x