一种卫星表面充电控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星防护领域，尤其涉及一种用于中高轨道卫星的卫星表面充电的控制装置。
【背景技术】
[0002]卫星表面由于空间等离子体的附着作用，会形成类似地面静电带电的表面充电，表面充电会造成卫星与空间环境之间存在电位差，此即卫星表面悬浮电位。当卫星表面与空间环境之间出现过大的电位差，在静止轨道卫星可以造成负2万伏高压，这样就会造成卫星表面与空间环境之间或者表面不同部分之间出现放电现象(即如地面的静电放电)，或者造成卫星的仪器测量不准。静电放电会释放出来电流脉冲、电磁脉冲及热脉冲，电流脉冲和电磁脉冲都会直接或间接耦合进卫星电子学系统，干扰甚至伤害卫星安全。因此，需要在卫星上安装表面充电控制设备，用来降低甚至消除卫星表面与周围空间环境之间的电位差，以便于尽可能地降低卫星由于表面充电而导致的静电放电。
[0003]目前，卫星表面的电位控制可以采用由卫星表面向空间喷射正离子流、喷射电子流及喷射等离子体流等方法和途径来实现。相对来说，喷射等离子体流的方法由于需要携带储气装置而造成设备复杂的缺陷，喷射正离子流的方法主要用来控制卫星充正电位的情形，而喷射电子流的方法用来控制卫星表面充负电位。国内曾经与欧洲合作在“探测_2”卫星上安装过表面充电的控制装置，但那台仪器只能降低卫星表面充正电配合仪器测量，而卫星在大部分时间会由于空间等离子体中的电子的作用而充负电，并且对卫星构成危害的情形通常是由于在卫星表面充了过大的负电位，因此，需要提供一种可以控制卫星表面负电位的仪器。
【发明内容】
[0004]因此，为了克服上述问题，本发明提供一种卫星表面充电控制装置，包括:电子阴极和引出电极栅网，其中引出电极栅网和电子阴极构成空腔，且引出电极栅网被加载高压从而在空腔内形成强电场，电子阴极在强电场的触发下发射电子流，电子流受引出电极栅网的高压作用而喷射出空腔。
[0005]根据本发明的卫星表面充电控制装置的一个实施例，其中电子阴极为圆形片状，采用碳纳米管材料制成；引出电极栅网为网状结构，采用金属材料制成。
[0006]根据本发明的卫星表面充电控制装置的一个实施例，还包括绝缘支撑、装置机壳和电子学单元，其中绝缘支撑为圆形片状，尺寸大小与电子阴极匹配；且电子阴极安装在绝缘支撑上，绝缘支撑安装在装置机壳上，引出电极栅网通过绝缘材料安装在装置机壳上，且电子阴极和引出电极栅网通过导线与电子学单元相连。
[0007]优选地，本发明的卫星表面充电控制装置嵌入式地安装在卫星表面，且其外表面与卫星外表面垂直高度相差小于±2mm。
[0008]优选地，本发明的卫星表面充电控制装置中，电子阴极附着有碳纳米管层，用于在受到强电场作用时发射电子束流。
[0009]优选地，本发明的卫星表面充电控制装置中，引出电极栅网为由金属膜中间开孔制作而成的栅网，为其加载高压，以在其内部空腔形成强电场。
[0010]优选地，本发明的卫星表面充电控制装置中，电子阴极和引出电极栅网是平行的，平行公差值小于0.1mm。
[0011]优选地，本发明的卫星表面充电控制装置中，电子阴极为地电位，并且此地电位与卫星整星结构的地电位保持一致。
[0012]可选地，本发明的卫星表面充电控制装置中，电子学单元包括电流检测电路、高压电源、高压触发电路及控制电路，其中电流检测电路与电子阴极相连，用于检测电子阴极的喷射电流值；高压电源受高压触发电路的触发而向引出电极栅网加载正高压，用于引出电子流。
[0013]可选地，本发明的卫星表面充电控制装置中还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行通信。
[0014]本发明的卫星表面充电控制装置的优点在于:可以对卫星表面的充电进行控制，同时避免对于卫星平台部分提出过多要求从而降低其应用的范围。
[0015]本发明的卫星表面充电控制装置具有相对结构简单、原理清晰、安装要求低的特点。其可以安装在中高轨道的各类卫星上，用于控制卫星表面的负电位。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的充电控制装置在卫星上的安装位置的示意图。
[0017]图2为本发明的充电控制装置的一个优选实施例的结构示意图。
[0018]图3为本发明的充电控制装置的一个优选实施例中包含的电子阴极的俯视图。
[0019]图4为本发明的充电控制装置的一个优选实施例中包含的引出电极栅网的俯视图。
[0020]图5为根据本发明的充电控制装置的一个优选实施例的电气实现原理框图。
[0021]附图标记
[0022]1、装置机壳2、绝缘支撑 3、电子阴极
[0023]4、引出电极栅网 5、电子学单元
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明所述的卫星表面充电控制装置进行详细说明。
[0025]图1显示了本发明的充电控制装置在卫星上的安装位置的示意图，该卫星表面充电控制装置嵌入式安装在卫星表面，优选地其外表面与卫星外表面垂直高度相差小于±2mm0
[0026]图2为本发明的卫星表面充电控制装置的一个优选实施例的结构示意图。如图2所示，卫星表面充电控制装置包括装置机壳(1)、绝缘支撑(2)、电子阴极(3)、引出电极栅网(4)及电子学单元(5)，其中电子阴极(3)为圆形片状，采用碳纳米管材料制成，安装在绝缘支撑(2)上；绝缘支撑(2)也为圆形片状，尺寸大小与电子阴极匹配，安装在装置机壳
(1)上；电子阴极(3)和引出电极栅网(4)之间形成空腔，空腔内由强电场填充；引出电极栅网(4)为网状结构，采用金属材料制成，通过绝缘材料安装在装置机壳(1)上；电子阴极
(3)和引出电极栅网⑷通过导线与电子学单元(5)相连。在此实施例中，电子阴极(3)和引出电极栅网(4)是平行的，优选地，平行公差值小于0.1mm，以避免空腔内的电场发生偏移而降低电子流的引出效率。
[0027]在此优选实施例中，该卫星表面充电控制装置的外表面与卫星外表面平齐。
[0028]图3为根据本发明的充电控制装置的一个优选实施例中包含的电子阴极(3)的俯视图。图4为根据本发明的充电控制装置的一个优选实施例中包含的引出电极栅网
(4)的俯视图。在此优选实施例中，电子阴极(3)的尺寸为Φ10mm，由栅网和碳纳米管层构成，碳纳米管可以采用印刷工艺实现或者采用涂敷法实现。引出电极栅网(4)的尺寸为(MOmmX0.5mm,占空比为90%，透过率为90%，其作用为用来引出电子流。
[0029]优选地，电子阴极(3)的地电位必须与卫星整星结构的地电位保持一致，以便于电子流可以喷射出卫星表面从而实现卫星表面的充电控制。
[0030]可选地，电子学单元(5)包括电流检测电路、高压电源、高压触发电路及控制与数据处理电路等，其中电流检测电路与电子阴极(3)相连，用于检测电子阴极(3)的喷射电流值；高压电源和高压触发电路向引出电极栅网(4)加载正高压，用于引出电子流。
[0031 ] 可选地，本发明的充电控制装置还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行通信。
[0032]图5所示为根据本发明的一个实施例的充电控制装置的电气实现原理框图。在控制电路控制下高压触发电路工作提供高压触发信号，从而触发高压电源产生高压，高压电路产生高压并向引出电极栅网⑷加载。引出电极栅网⑷受到高压以后，在引出电极栅网
(4)与电子阴极(3)之间的空腔内形成平行定向强电场，在该电场的作用下，电子阴极(3)发射出电子流。电流检测电路用来检测电子阴极⑶的电流值，而后送给控制电路，后者再通过卫星接口电路将该数据传送给卫星电子系统。
[0033]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种卫星表面充电控制装置，其特征在于包括:电子阴极和引出电极栅网，其中引出电极栅网和电子阴极构成空腔，且引出电极栅网被加载高压从而在空腔内形成强电场，电子阴极在强电场的触发下发射电子流，电子流受引出电极栅网的高压作用而喷射出空腔。2.根据权利要求1所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于电子阴极为圆形片状，采用碳纳米管材料制成；引出电极栅网为网状结构，采用金属材料制成。3.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于还包括绝缘支撑、装置机壳和电子学单元，其中绝缘支撑为圆形片状，尺寸大小与电子阴极匹配；且电子阴极安装在绝缘支撑上，绝缘支撑安装在装置机壳上，引出电极栅网通过绝缘材料安装在装置机壳上，且电子阴极和引出电极栅网通过导线与电子学单元相连。4.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于电子学单元包括电流检测电路、高压电源、高压触发电路及控制电路，其中电流检测电路与电子阴极相连，用于检测电子阴极的喷射电流值；高压电源受高压触发电路的触发而向引出电极栅网加载正高压，用于引出电子流。5.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于该卫星表面充电控制装置嵌入式地安装在卫星表面，且其外表面与卫星外表面垂直高度相差小于±2mm。6.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于电子阴极和引出电极栅网是平行的，平行公差值小于0.1_。7.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于引出电极栅网为由金属膜中间开孔制作而成的栅网，为其加载高压，以在其内部空腔形成强电场。8.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于电子阴极附着有碳纳米管层，用于在受到强电场作用时发射电子束流。9.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于所述电子阴极为地电位，并且此地电位与卫星整星结构的地电位保持一致。10.根据权利要求1或2所述的卫星表面充电控制装置，其特征在于还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行通信。
【专利摘要】一种卫星表面充电控制装置，包括：电子阴极和引出电极栅网，其中引出电极栅网和电子阴极构成空腔，且引出电极栅网被加载高压从而在空腔内形成强电场，电子阴极在强电场的触发下发射电子流，电子流受引出电极栅网的高压作用而喷射出空腔。本发明的卫星表面充电控制装置可以对卫星表面的充电进行控制，同时避免对于卫星平台部分提出过多要求从而降低其应用的范围，其可以安装在中高轨道的各类卫星上，用于控制卫星表面的负电位。
【IPC分类】B64G1/52
【公开号】CN105235918
【申请号】CN201410331156
【发明人】杨垂柏, 关燚炳, 张斌全, 孔令高, 张珅毅, 荆涛, 梁金宝, 孙越强, 朱光武
【申请人】中国科学院空间科学与应用研究中心
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年7月11日