木星磁场对航天器表面充电的影响分析

木星具有太阳系行星中最强的磁场,而磁场会通过磁限制作用以及叠加动生电场对航天器表面充电情况造成影响。本文以木星高充电区域之极轨为研究对象,采用SPIS软件模拟研究了木星磁场对航天器表面充电危险性的影响。研究结果表明:低轨区域由于二次电子在磁场中的回旋半径很小,二次电子发射会受到抑制作用,造成充电更加恶劣,但是差分电势变化并不显著,而高轨道区域则由于回旋半径很大,未对充电情况造成明显影响,此时由于势垒的存在造成了太阳电池帆板充电的缓和;动生电场的存在,则会造成导体材料充电更加恶劣,其充电电位的变化除导体自由电荷移动所产生的动生电势外,还包括材料收集电荷移动所产生的额外电势,因此模拟仿真结果与理论计算值差别较大,此外动生电场还造成了太阳电池帆板上电势梯度的增加,增加了相邻电池贴片缝隙的放电风险。

木星磁场及磁场模型的对比分析

木星具有太阳系最强的行星磁场,是木星探测面临的基本环境。首先对磁场环境及其数学模型进行了调研,并在研究木星磁场模型以及磁场的数学原理的基础上,使用MATLAB数学工具实现了木星主磁场的计算,对VIP4、VIT4、O6和V117ev(eigenvector,特征向量)4个模型与磁测数据进行了对比及分析。研究结果表明这4个模型计算得到的磁场强度范围较为一致,但在全球磁场分布上存在差异,尤其是对磁南极位置的识别上,4个模型的结果都不相同;在对模型计算结果与探测数据的探讨分析中,发现4个模型与探测数据的符合较为一致,偏差均较小。可为木星探测的环境保障提供必要的理论基础和计算模型支撑。