航天器带电原理

前言

绪论 地球空间等离子体环境

P.1 太阳风

P.2 磁层

P.3 地磁亚暴

P.4 等离子体密度

P.5 电离层

P.6 极光区

P.7 辐射带

P.8 空间等离子体环境与航天器带电的相关性

参考文献

第1章 航天器带电简介

1.1 什么是航天器带电？

1.2 航天器充电有哪些效应？

1.3 航天器带电是如何发生的？

1.4 电容充电

1.5 其他电流

1.6 航天器充电发生在哪儿？

1.7 练习

参考文献

第2章 像朗缪尔探针的航天器

2.1 轨道限制吸引作用

2.2 球面的电流收集

2.3 圆柱面的电流收集

2.4 平面的电流收集

2.5 评述

2.6 玻尔兹曼排斥因子

2.7 蔡尔德朗缪尔饱和电流

2.8 练习

参考文献

第3章 二次电子和背散射电子

3.1 二次电子发射

3.2 背散射电子

3.3 电子发射的总贡献

3.4 评述

3.5 与入射角的关系

3.6 关于经验公式的评述

3.7 练习

参考文献

第4章 在麦克斯韦等离子体中的航天器充电

4.1 速率分布

4.2 航天器起始充电临界温度：物理推理

4.3 电流平衡

4.4 带电水平

4.5 轨道限制区的电流平衡方程

4.6 与实际卫星数据的比较

4.7 练习

参考文献

第5章 在双麦克斯韦等离子体中的航天器充电

5.1 多重根一般理论

5.2 双麦克斯韦空间等离子体

5.3 航天器电位的三重根状态

5.4 三重根状态的物理解释

5.5 航天器电位的三重根跳变

5.6 迟滞

5.7 航天器三重根充电域

5.8 练习

参考文献

第6章 势阱与势垒

6.1 引言

6.2 势垒与势阱的形成

6.3 势垒对电子或离子分布函数的影响

6.4 实验数据的解释

6.5 由势垒形成的双麦克斯韦分布

6.6 自持充电

6.7 航天器尾流充电

6.8 练习

参考文献

第7章 航天器在阳光下充电

7.1 光电流

7.2 表面反射

7.3 太阳主谱线

7.4 阳光下的航天器可能被充电到负电位吗？

7.5 航天器充电至正电位

7.6 负电位航天器的光发射电流

7.7 单极偶极电位

7.8 光电子发射电流的入陷比例

7.9 单极与偶极的竞争

7.10 航天器光照下带电电位的测量

7.11 练习

参考文献

第8章 太空缆索、等离子体接触器和鞘层电离

8.1 洛伦兹力

8.2 系绳切割环境磁场

8.3 裸线和导电系绳

8.4 等离子体接触器的浮动电位

8.5 鞘层模型

8.6 鞘层电离

8.7 鞘层电离模型的数值模拟方法

8.8 鞘层电离的结果

8.9 理论分析与空间实验的比较

8.10 练习

参考文献

第9章 电子束撞击引发的表面带电

9.1 电子束的碰撞能量

9.2 电子束撞击未带电表面

9.3 电子束碰撞初始带负电表面

9.4 电子束撞击初始带正电表面

9.5 总结

9.6 局限性

9.7 练习

参考文献

第10章 电子束发射诱导航天器充电

10.1 无束流发射时的电流平衡

10.2 电子束发射

10.3 正电位充电

10.4 评述

10.5 练习

参考文献

第11章 超带电

11.1 大束流发射感应充电

11.2 超带电

11.3 实验结果的物理解释

11.4 长杆表面带电

11.5 总结

11.6 练习

参考文献

第12章 从航天器的离子束发射

12.1 航天器电位的主动控制

12.2 离子束的返回

12.3 电位减小的下限

12.4 空间电荷效应

12.5 带电粒子束的电荷交换

12.6 在离子束中的化学反应

12.7 太阳光下的离子束

12.8 练习

参考文献

第13章 航天器放电

13.1 引言

13.2 航天器放电的位置

13.3 表面放电的相似定律

13.4 不等量带电

13.5 “刷状火花”放电

13.6 帕邢和非帕邢放电

13.7 汤逊准则

13.8 关于阈值电压的评述

13.9 放电时间的演变

13.10 放电的实验室观测

13.11 流星体或碎片碰撞诱发放电

13.12 练习

参考文献

第14章 高能粒子透入材料

14.1 引言

14.2 高能带电粒子在固体中的穿透特性

14.3 高能带电粒子透入固体的物理过程

14.4 带电粒子相互作用的玻尔模型

14.5 阻止本领

14.6 贝特-布洛赫方程

14.7 透入深度和射程

14.8 透入深度的近似公式

14.9 带电粒子的穿透效应

14.10 对航天员的影响

14.11 高能带电粒子在材料中透入的科学问题

14.12 练习

参考文献

第15章 航天器异常

15.1 引言

15.2 表面带电引起的航天器异常

15.3 表面放电能量

15.4 与空间环境的关系

15.5CRRES卫星介质深层带电的证据

15.6 深层介质带电的结论性证据

15.7 辐射带Twin卫星上观测到的异常

15.8 练习

参考文献

第16章 介质深层充电

16.1 引言

16.2 深层介质带电的重要性

16.3 高能电子和离子通量

16.4 高能电荷透入材料

16.5 介质特性

16.6 归结于深层介质充电的观察

16.7 高电场雪崩电离

16.8 相关问题和相关机理

16.9 莫特转变

16.10 普尔弗兰凯尔强电场效应

16.11 齐纳击穿

16.12 电子注量

16.13 介质深层带电的临界注量

16.14 有泄漏时的电荷密度

16.15 关于航天器异常的评述

16.16 电子沉积在电子器件内部的效应

16.17 练习

参考文献

第17章 抑制带电的方法

17.1 引言

17.2 尖角法

17.3 热灯丝发射法

17.4 导电栅网法

17.5 局部表面导电涂层法

17.6 高二次电子发射系数法

17.7 电子和离子发射法

17.8 DSCS带电控制试验

17.9 蒸发法

17.10 介质深层充电

17.11 练习

参考文献

第18章 流星体简介

18.1 尺寸分布

18.2 流星雨

18.3 流星体速率极限

18.4 非雨状流星体

18.5 碎片

18.6 流星体成分

18.7 练习

参考文献

第19章 流星体碰撞

19.1 流星粒子的动能

19.2 透入深度

19.3 对流星碰撞的防护

19.4 流星体屏蔽

19.5 流星的碰撞概率

19.6 角动量的扰动

19.7 中性粒子碰撞产生二次电子和离子

19.8 中性粒子碰撞产生等离子体

19.9 航天器突发放电的风险

19.10 总结

19.11 练习

参考文献

第20章 中性气体释放

20.1 电离和复合

20.2 临界电离速率

20.3 中性束剥离

20.4 练习

参考文献

第21章 补充知识和附录

补充知识1：热电子漂移

补充知识2：坐标变换

补充知识3：麦克斯韦分布的归一化和维数

补充知识4：通量积分

补充知识5：能量分布

补充知识6：鞘淹没

补充知识7：PN结

补充知识8：概率函数

附录1：航天器带电计算软件

附录2：在木星和土星上的航天器带电

附录3：物理常量和单位变换

致谢

索引

译后记

《航天器带电原理：航天器与空间等离子体的相互作用》全面深入地介绍了航天器带电的基本原理，包括空间等离子体环境造成的航天器表面带电与高能电子辐射造成的航天器介质深层带电。书中还介绍了太空缆索、等离子体接触器、超带电、带电抑制方法，反映本领域的最新研究进展。内容包括地球空间等离子体环境、航天器与等离子体相互作用、二次电子和背散射电子、麦克斯韦等离子体中的航天器充电、势阱和势垒、航天器放电、介质深层充电、带电抑制方法、流星体碰撞及中性气体释放等。
　　《航天器带电原理：航天器与空间等离子体的相互作用》可供航天器带电领域高年级本科生、研究生及科技研发人员参考学习。