卫星有害充电及可能的缓解方案

静电电荷耗散是运行于地球轨道的卫星的主要关切之一。在高能等离子体条件下，由于收集高能等离子体成分，它们可能获得很高的负电势（高达数十 kV）——导致临时停机和星上设备的永久损坏。本研究提出并讨论了一些基于物理的方案，能够在 LEO/GEO 的极端等离子体条件下缓解/最小化卫星上的过度充电效应。基于作为环境等离子体参数函数的充电动力学，对空间物体上的电荷积累进行了估算。我们的计算表明，在缺乏显著电荷耗散机制的情况下，GEO 的阴影区和高纬度 LEO 区域会出现严重充电（数十 kV）。我们提出，安装合适的 UV 灯和对表面织物进行微/纳米结构化可诱导高效的耗散机制，并在卫星运行期间有效防止表面有害充电效应。我们证明，UV 照射可将卫星表面维持在相当小的正电势（约 2 V），而表面纳米加工可将其维持在足够低的负电势（约 10 V）。两种概念均被证明能高效缓解大规模充电的潜在威胁并安全执行卫星操作。