低轨卫星轨道空间电磁环境的剧烈变化,常导致航天器损伤,在轨道运行时出现异常、导航和定位失准等现象。
随着近距轨卫星科学技术的发展,以信息技术为核心的空间科学技术已在航天领域广泛应用,但空间环境的剧烈变化,对人类从事航天和空间技术系统造成了严重危害,导致航天器损伤和运行异常、卫星与地面通信中断,导航和定位失准等。
为此人们深入研究由卫星轨道空间的高能带粒子和电磁干扰引发的空间电磁环境效应对低轨卫星在轨运行可能造成的影响主要由两个因素。
1、由卫星轨道空间的高能带电离子引发的效应,低轨卫星的轨道空间中存在两个高能带电粒子密集区域,经实验数据已知,低轨卫星发生由高能带电粒子引发的各种效应的可能性较大,高能带电粒子引发的电磁效应主要包括:卫星充放电效应、电粒子事件、辐射损伤效应等。
2、由电磁干扰引发的效应,卫星轨道空间的电磁辐射环境是异常复杂的,环境及设备相互间的电磁干扰无处不在,历史上多国的卫星制定了严格的飞行试验计划及采用了较好的屏蔽技术,但仍然时长发生电磁干扰现象。
卫星内部安装有各种电子设备,包括遥测设备、遥控设备、姿控设备、轨控设备以及通信设备等。这些设备在不同频率去间和不同功率条件下工作容易相互间散发干扰,同时由于一些高灵敏设备极易受到电磁干扰,加上卫星内部设备和元器件安装密度非常高、电缆网线分布复杂,卫星在发射场进行测试和轨道飞行中又常常遇到人为干扰及自然干扰等,从而面临非常严峻的电磁设备功能失效问题。
尽管人们已在低轨卫星上的电缆屏蔽层已做了严格的设计方案,但难免有新的问题面临挑战,如电磁干扰信号在电缆上产生感生电压,布线空间狭小,线缆弯折后的耐用性,屏蔽效能,低轨卫星不断轻量化等问题,如何利用多功能一体化质量、镀金属纤维丝编织而成的防波套线缆实现高柔韧、高效率和高带宽,对任务成功至关重要。如Lyofil®金属化高分子纤维防波套对比传统镀银铜丝减重可达73%以上,在减轻卫星重量的情况下保持电缆的稳定的工作效率,及长久使用寿命。
空天电磁环境效应研究不仅综合性强、对技术、材料、系统等多门学科都有涉及,未来无论从国内外形式还是技术发展趋势,空间电磁环境对轨道卫星可靠运行有着深远的影响。
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