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绪论 地球空间等离子体环境1

P.1 太阳风1

P.2 磁层2

P.3 地磁亚暴2

P.4 等离子体密度3

P.5 电离层3

P.6 极光区4

P.7 辐射带5

P.8 空间等离子体环境与航天器带电的相关性7

参考文献7

第1章 航天器带电简介8

1.1 什么是航天器带电？8

1.2 航天器充电有哪些效应？9

1.3 航天器带电是如何发生的？11

1.4 电容充电12

1.5 其他电流13

1.6 航天器充电发生在哪儿？13

1.7 练习16

参考文献17

第2章 像朗缪尔探针的航天器19

2.1 轨道限制吸引作用20

2.2 球面的电流收集20

2.3 圆柱面的电流收集21

2.4 平面的电流收集21

2.5 评述22

2.6 玻尔兹曼排斥因子22

2.7 蔡尔德-朗缪尔饱和电流23

2.8 练习24

参考文献25

第3章 二次电子和背散射电子26

3.1 二次电子发射26

3.2 背散射电子28

3.3 电子发射的总贡献28

3.4 评述30

3.5 与入射角的关系30

3.6 关于经验公式的评述31

3.7 练习31

参考文献32

第4章 在麦克斯韦等离子体中的航天器充电33

4.1 速率分布33

4.2 航天器起始充电临界温度：物理推理34

4.3 电流平衡35

4.4 带电水平37

4.5 轨道限制区的电流平衡方程38

4.6 与实际卫星数据的比较39

4.7 练习40

参考文献40

第5章 在双麦克斯韦等离子体中的航天器充电42

5.1 多重根一般理论42

5.2 双麦克斯韦空间等离子体43

5.3 航天器电位的三重根状态43

5.4 三重根状态的物理解释47

5.5 航天器电位的三重根跳变48

5.6 迟滞49

5.7 航天器三重根充电域50

5.8 练习54

参考文献54

第6章 势阱与势垒55

6.1 引言55

6.2 势垒与势阱的形成55

6.3 势垒对电子或离子分布函数的影响57

6.4 实验数据的解释58

6.5 由势垒形成的双麦克斯韦分布58

6.6 自持充电60

6.7 航天器尾流充电62

6.8 练习65

参考文献65

第7章 航天器在阳光下充电67

7.1 光电流67

7.2 表面反射67

7.3 太阳主谱线69

7.4 阳光下的航天器可能被充电到负电位吗？69

7.5 航天器充电至正电位70

7.6 负电位航天器的光发射电流70

7.7 单极-偶极电位72

7.8 光电子发射电流的入陷比例74

7.9 单极与偶极的竞争75

7.10 航天器光照下带电电位的测量76

7.11 练习76

参考文献77

第8章 太空缆索、等离子体接触器和鞘层电离78

8.1 洛伦兹力78

8.2 系绳切割环境磁场78

8.3 裸线和导电系绳81

8.4 等离子体接触器的浮动电位82

8.5 鞘层模型83

8.6 鞘层电离84

8.7 鞘层电离模型的数值模拟方法86

8.8 鞘层电离的结果87

8.9 理论分析与空间实验的比较88

8.10 练习89

参考文献90

第9章 电子束撞击引发的表面带电91

9.1 电子束的碰撞能量91

9.2 电子束撞击未带电表面92

9.3 电子束碰撞初始带负电表面92

9.4 电子束撞击初始带正电表面94

9.5 总结96

9.6 局限性96

9.7 练习97

参考文献97

第10章 电子束发射诱导航天器充电98

10.1 无束流发射时的电流平衡98

10.2 电子束发射99

10.3 正电位充电101

10.4 评述102

10.5 练习103

参考文献103

第11章 超带电104

11.1 大束流发射感应充电104

11.2 超带电106

11.3 实验结果的物理解释106

11.4 长杆表面带电107

11.5 总结108

11.6 练习108

参考文献109

第12章 从航天器的离子束发射110

12.1 航天器电位的主动控制110

12.2 离子束的返回112

12.3 电位减小的下限113

12.4 空间电荷效应113

12.5 带电粒子束的电荷交换115

12.6 在离子束中的化学反应117

12.7 太阳光下的离子束118

12.8 练习119

参考文献120

第13章 航天器放电122

13.1 引言122

13.2 航天器放电的位置122

13.3 表面放电的相似定律124

13.4 不等量带电125

13.5 “刷状火花”放电126

13.6 帕邢和非帕邢放电127

13.7 汤逊准则127

13.8 关于阈值电压的评述129

13.9 放电时间的演变129

13.10 放电的实验室观测130

13.11 流星体或碎片碰撞诱发放电131

13.12 练习132

参考文献132

第14章 高能粒子透入材料134

14.1 引言134

14.2 高能带电粒子在固体中的穿透特性135

14.3 高能带电粒子透入固体的物理过程135

14.4 带电粒子相互作用的玻尔模型136

14.5 阻止本领137

14.6 贝特-布洛赫方程138

14.7 透入深度和射程139

14.8 透入深度的近似公式140

14.9 带电粒子的穿透效应141

14.10 对航天员的影响142

14.11 高能带电粒子在材料中透入的科学问题142

14.12 练习143

参考文献144

第15章 航天器异常145

15.1 引言145

15.2 表面带电引起的航天器异常145

15.3 表面放电能量148

15.4 与空间环境的关系148

15.5 CRRES卫星介质深层带电的证据149

15.6 深层介质带电的结论性证据150

15.7 辐射带Twin卫星上观测到的异常150

15.8 练习153

参考文献154

第16章 介质深层充电155

16.1 引言155

16.2 深层介质带电的重要性155

16.3 高能电子和离子通量156

16.4 高能电荷透入材料158

16.5 介质特性158

16.6 归结于深层介质充电的观察163

16.7 高电场雪崩电离164

16.8 相关问题和相关机理165

16.9 莫特转变165

16.10 普尔-弗兰凯尔强电场效应167

16.11 齐纳击穿168

16.12 电子注量169

16.13 介质深层带电的临界注量170

16.14 有泄漏时的电荷密度171

16.15 关于航天器异常的评述171

16.16 电子沉积在电子器件内部的效应172

16.17 练习173

参考文献173

第17章 抑制带电的方法176

17.1 引言176

17.2 尖角法177

17.3 热灯丝发射法178

17.4 导电栅网法179

17.5 局部表面导电涂层法179

17.6 高二次电子发射系数法179

17.7 电子和离子发射法180

17.8 DSCS带电控制试验181

17.9 蒸发法183

17.10 介质深层充电183

17.11 练习183

参考文献184

第18章 流星体简介186

18.1 尺寸分布186

18.2 流星雨187

18.3 流星体速率极限189

18.4 非雨状流星体190

18.5 碎片191

18.6 流星体成分191

18.7 练习192

参考文献192

第19章 流星体碰撞194

19.1 流星粒子的动能195

19.2 透入深度196

19.3 对流星碰撞的防护198

19.4 流星体屏蔽199

19.5 流星的碰撞概率200

19.6 角动量的扰动201

19.7 中性粒子碰撞产生二次电子和离子201

19.8 中性粒子碰撞产生等离子体202

19.9 航天器突发放电的风险203

19.10 总结204

19.11 练习205

参考文献205

第20章 中性气体释放208

20.1 电离和复合208

20.2 临界电离速率211

20.3 中性束剥离215

20.4 练习216

参考文献216

第21章 补充知识和附录218

补充知识1：热电子漂移218

补充知识2：坐标变换226

补充知识3：麦克斯韦分布的归一化和维数227

补充知识4：通量积分228

补充知识5：能量分布230

补充知识6：鞘淹没231

补充知识7：PN结235

补充知识8：概率函数239

附录1：航天器带电计算软件239

附录2：在木星和土星上的航天器带电245

附录3：物理常量和单位变换249

致谢251

索引252

译后记255