LIPS200离子推力器羽流污染地面试验研究

为系统地了解离子推力器羽流的沉积、溅射污染效应,评估其污染程度,进而指导离子推力器的安装布置位置,本文对20 cm离子推力器的羽流污染效应进行了地面试验研究。实验内容主要采用石英微量天平测量模拟星体敏感部件及太阳能电池帆板等9处不同位置的溅射、沉积污染率。结果显示离子推力器地面试验沉积效应和溅射刻蚀效应同时存在,在半角72°以外的区域主要表现为沉积效应,在半角32°的位置溅射刻蚀效应明显;溅射率随被测点与推力器束流轴线的夹角的增大成Reynolds分布趋势。

防溅射靶对离子推力器背溅射沉积污染的影响

针对目前对真空舱背溅射沉积污染的计算模型误差较大的问题,对地面实验中离子推力器的背溅射沉积污染效应开展了研究,提出了更精确的计算模型。由于Reynolds的模型对束流密度在轴向上误差较大,采用改进型的离子束流模型对偏离推力器80cm位置的真空舱背溅射沉积率做了计算,并与实验结果对比校验,结果吻合较好。用校验过的模型对光舱环境和防溅射靶环境的背溅射沉积效应开展研究,研究结果显示:光舱工况的返流沉积率为2.36×10-10 g/(cm2·s),安装防溅射分子屏的工况在推力器上的背溅射沉积率为2.51×10-11 g/(cm2·s),结果表明添加防溅射分子屏后背溅射沉积污染量可以降低近1个量级。