本發(fā)明涉及一種評估方法，具體地，涉及一種衛(wèi)星深層充放電風(fēng)險(xiǎn)的評估方法。

背景技術(shù)：

空間輻射環(huán)境的高能電子、高能質(zhì)子及重離子等要素都會對衛(wèi)星造成輻射效應(yīng)危害，其中高能電子會對衛(wèi)星造成輻射劑量、充電效應(yīng)，而高能質(zhì)子和重離子則還會造成另外一類輻射效應(yīng)，也即被稱之為單粒子事件效應(yīng)。

空間粒子在穿越物質(zhì)的過程中會由于受到原子核和核外電子形成的阻力而損失掉能量，而損失掉的能量將會轉(zhuǎn)移給阻滯其的物質(zhì)，單位內(nèi)轉(zhuǎn)移給阻滯物質(zhì)的能量被稱之為線性能量轉(zhuǎn)移。當(dāng)持續(xù)的進(jìn)行LET轉(zhuǎn)移則會導(dǎo)致器件或材料輻射劑量，當(dāng)LET值超過一定值就可能導(dǎo)致器件發(fā)生單粒子事件效應(yīng)，當(dāng)能量轉(zhuǎn)移完畢則電荷駐留其中而產(chǎn)生靜電帶電，也即衛(wèi)星充電。運(yùn)行在地球空間的衛(wèi)星會遭受到宇宙線重離子和輻射帶質(zhì)子的輻照，重離子的和質(zhì)子都可以造成衛(wèi)星器件的單粒子效應(yīng)，其中輻射帶質(zhì)子將通過與衛(wèi)星物質(zhì)發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生重離子，進(jìn)而造成器件發(fā)生單粒子效應(yīng)。

如果衛(wèi)星內(nèi)的器件出現(xiàn)單粒子效應(yīng)或者深層充放電等輻射效應(yīng)，就可能造成衛(wèi)星電子學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動，嚴(yán)重者導(dǎo)致器件燒毀、甚至整星失效。衛(wèi)星內(nèi)器件發(fā)生單粒子事件后，輕則造成數(shù)字邏輯位的翻轉(zhuǎn)，重則造成數(shù)字器件燒毀等，造成單機(jī)故障、甚至整星故障，前者被稱之為單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，后者被稱之為單粒子燒蝕。在2010年4月份的一次空間環(huán)境擾動期間，美國通信衛(wèi)星銀河-15號便由于發(fā)生衛(wèi)星深層充放電而導(dǎo)致故障而退出服務(wù)，造成巨大財(cái)物損失。

由于空間輻射效應(yīng)產(chǎn)生的危害后續(xù)效應(yīng)會對衛(wèi)星造成干擾危害，本發(fā)明提出的一種基于Tiamotech輻射仿真工具的可有效的評估衛(wèi)星輻射效應(yīng)所造成干擾危害。在衛(wèi)星研制階段、在軌管理及事后故障診斷階段，基于Tiamotech輻射仿真工具，開展衛(wèi)星深層充放電的評估是一種降低由于衛(wèi)星輻射效應(yīng)造成的危害的重要手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星深層充放電風(fēng)險(xiǎn)的評估方法，其解決在航天器研制過程衛(wèi)星的輻射效應(yīng)危害的業(yè)務(wù)化評估過程的評估精度、評估機(jī)時(shí)之間矛盾等一系列問題。本發(fā)明建立在實(shí)時(shí)、安全、高效的基礎(chǔ)上；同時(shí)還要考慮航天器研制過程的輻射效應(yīng)類和計(jì)算時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對空間輻射環(huán)境導(dǎo)致的衛(wèi)星深層充放電的評估。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種衛(wèi)星深層充放電風(fēng)險(xiǎn)的評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：獲得衛(wèi)星飛行軌道；

步驟二：獲得衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間、設(shè)計(jì)壽命；

步驟三：獲得衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架，介質(zhì)材料類型；

步驟四：利用Tiamotech工具，計(jì)算衛(wèi)星所遭遇的外環(huán)境，包括高能電子和高能質(zhì)子；

步驟五：利用仿真工具材料庫參數(shù)并選擇或者輸入?yún)?shù)，計(jì)算出衛(wèi)星內(nèi)介質(zhì)電流，從而完成目標(biāo)位置的衛(wèi)星深層充電仿真；

步驟六：利用Tiamotech工具進(jìn)行計(jì)算結(jié)果可視化。

優(yōu)選地，所述所述衛(wèi)星飛行軌道在地球空間范圍以內(nèi)。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間精度不小于1年，設(shè)計(jì)壽命精度不小于1年。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架包括圓柱形、球星或者立方體；衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架是包括Pro-E、Inventor或CATIA工具輸出的.step格式文件。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架包括中央承力桶結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)構(gòu)或者桁架結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星、儀器包括衛(wèi)星整星級、分系統(tǒng)級及單機(jī)級別。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架的材質(zhì)包括鋁合金、金屬鐵以及復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星艙內(nèi)的介質(zhì)包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚四氟乙烯。

優(yōu)選地，所述衛(wèi)星包括通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星及空間站。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：針對研究空間輻射環(huán)境對衛(wèi)星輻射效應(yīng)的危害分布和防護(hù)策略、方法技術(shù)的需求，利用本發(fā)明的衛(wèi)星輻射效應(yīng)評估方法進(jìn)行計(jì)算和分析，可以根據(jù)衛(wèi)星在研制等階段下的軌道、發(fā)射時(shí)間及壽命等對衛(wèi)星輻射效應(yīng)的危害進(jìn)行評估，從而便于在衛(wèi)星工程設(shè)計(jì)、故障診斷、飛行管理等工程階段應(yīng)用。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的評估衛(wèi)星深層充放電的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明利用衛(wèi)星飛行數(shù)據(jù)作為輸入，包括軌道、發(fā)射時(shí)間及設(shè)計(jì)壽命，并利用輸入的衛(wèi)星或者儀器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用飛行數(shù)據(jù)計(jì)算出衛(wèi)星的外輻射環(huán)境和艙內(nèi)環(huán)境，并結(jié)合需要評估的介質(zhì)的相關(guān)參數(shù)，最后獲得的衛(wèi)星艙內(nèi)目標(biāo)位置處的深層充放電的危害程度。

如圖1所示，本發(fā)明衛(wèi)星深層充放電風(fēng)險(xiǎn)的評估方法包括以下步驟：

步驟一：獲得衛(wèi)星飛行軌道；

步驟二：獲得衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間、設(shè)計(jì)壽命；

步驟三：獲得衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架，介質(zhì)材料類型；

步驟四：利用Tiamotech工具，計(jì)算衛(wèi)星所遭遇的外環(huán)境，包括高能電子和高能質(zhì)子；

步驟五：利用仿真工具材料庫參數(shù)并選擇或者輸入?yún)?shù)，計(jì)算出衛(wèi)星內(nèi)介質(zhì)電流，從而完成目標(biāo)位置的衛(wèi)星深層充電仿真；

步驟六：利用Tiamotech工具進(jìn)行計(jì)算結(jié)果可視化。

所述衛(wèi)星飛行軌道在地球空間范圍以內(nèi)，可以是靜止軌道、低軌道、中軌道或者其他軌道。衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間精度不小于1年，設(shè)計(jì)壽命精度不小于1年，否則將降低準(zhǔn)確度。

所述衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架包括圓柱形、球星或者立方體等構(gòu)型，或者各種構(gòu)型的組合；機(jī)械框架是包括Pro-E、Inventor或CATIA等工具輸出的.step格式文件。機(jī)械框架包括中央承力桶結(jié)構(gòu)、板狀結(jié)構(gòu)或者桁架結(jié)構(gòu)。包括衛(wèi)星整星級、分系統(tǒng)級及單機(jī)級別，諸如可以是光學(xué)相機(jī)，也可以是太陽電池片。

所述衛(wèi)星、儀器的機(jī)械框架的材質(zhì)包括鋁合金、金屬鐵或者其他金屬材料，以及復(fù)合材料。

所述衛(wèi)星艙內(nèi)的介質(zhì)包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚四氟乙烯，以及其他諸如PMMA等樹脂材料。

所述電子器件包括硅、鍺及砷化鎵靈敏材料或是光纖、玻璃等材料。

本發(fā)明的評估方法適合于衛(wèi)星內(nèi)各類介質(zhì)或電子器件的輻射效應(yīng)發(fā)生的危害的評估。此外，本發(fā)明的評估方法適合于各類衛(wèi)星,包括通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星及空間站等各類航天器；包括自旋穩(wěn)定、三軸穩(wěn)定航天器。

本發(fā)明涉及航天器的空間輻射環(huán)境防護(hù)及管理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于衛(wèi)星輻射效應(yīng)評估的基于Tiamotech輻射仿真工具的衛(wèi)星深層充放電風(fēng)險(xiǎn)評估的方法。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。