空间真空环境对聚酰亚胺材料内部充电效应的影响

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对于运行在空间复杂环境中的卫星而言，内部充电是引起其故障和异常的主要环境效应。内部充电效应发生的程度是由卫星所处的轨道环境、自身的屏蔽水平及星用介质材料特性共同决定的，其中介质材料特性中的电导率这一参数对内部充电电场的大小和放电的风险有直接的影响。随着我国空间技术的不断进步，对卫星的寿命和可靠性的要求越来越高，部分卫星的设计寿命甚至达到15年以上。在轨服役卫星上的介质材料长期处于高真空环境下，将不可避免的产生出气效应，对介质材料特性如电导率等产生影响。在此情况下，评估一颗卫星的内部充电风险时，就必须考虑长期在轨服役出气带来的影响。 本文选取常用的星用介质材料-聚酰亚胺，采用地面加速实验的方法，针对相同的辐射环境，研究对比了不同除气时长聚酰亚胺材料内部充电的效果，通过计算不同除气时长聚酰亚胺试样的电导率，初步探寻出气导致的电导率变化的物理机制及其对内部充电效果的影响。实验结果表明，经过较长时间真空出气处理的聚酰亚胺样品，其总电导率下降，千伏量级的充电平衡电位比不做真空出气处理的试样高出1500V以上，放电风险显著增加，因此在研究卫星内部充电效应防护的时候需考虑材料出气的影响。