����� �

���������������

���������� !

����

����Daniel Hastings and Henry Garrett, “Spacecraft-Environment Interactions”

�14�� ����������

��

3©JAXA

�!

X!

���� �

�����

��

�����

��!#e-�H+$ ���

���"�

��

��

����

4

'55��15%���

Tempo-2

NASA

�&��*+!3�. �2�

�45#������ ���(��%����5�'$

1997�6"01-�Tempo-2

���/�), 5���

7

����

����

• ��������

8

2003�10�����6kW��1kW���

©JAXA�����

�����

11

��

• ���– ����� ��������

• ����– �����������– ����������������

���

• ���!�����– ���!� � ����#• ��')&(�������

• ���""�$%��– �����*��+������������– ��#

12

13

���������

Space

�

dQdt

= Inet

�

Q = Csφs

�

dφsdt

= 1Cs

Inet

�

dφsdt

= 0 ���

�

Inet φs( ) = 0

Spacecraft�

Inet φs( )

�

φs

�

Cs

14

���������

��: Ie���: Ii

� ��: Ise

�����: Ibe

���

Inet= Ii + Ise + Isi + Ibe + Iph - Ie

Sunlight

���: Iph

Cs

� ��: Isi

15

������

• �� �� LEO (Low Earth Orbit)– ��300 km�1500 km– �� �90���� 8 km/s

• ���� GEO (Geosynchronous Orbit)– ��36000 km– �� 1

6380 km

400 km36000 km

Earth

��������(ISS)

16

GEO ������

Electron Ion

Nominal n1 106 m-3 0.78±0.7 0.19±0.16

T1 keV 0.55±0.32 0.8±1.0

n2 106 m-3 0.31±0.37 0.39±0.26

T2 keV 8.68±4.0 15.8±5.0

Worst n1 106 m-3 1.00 1.10

T1 keV 0.6 0.4

n2 106 m-3 1.40 1.70

T2 keV 25.1 24.7

�keV����keV����

17

����� GEO

�

dφsdt

= 1Cs

Inet = 1Cs

Ii − Ie + Ise + Ibe + I ph( )

�

jph > je > ji10-5 10-7~10-6 A/m210-8~10-7

���� Iph � Inet > 0 => φs > 0

���� Ie � Inet < 0 => φs < 0

20

�������� GEO

�

d φd −φs( )dt

= 1Cd

ji − je + jse + jbe + jph( ) − σ d

εdφd −φs( )

0

2

4

6

8

10

12

0 2000 4000 6000 8000 10000

Al 0.97@300Kapton 2.1@150VTeflon 3@300VCoverglass 11@800V

δ e

Ee, eV �

jse > je ��

�

d φd −φs( )dt

> 0

��

�

jph = 0

�

φs < 0

Potential difference

DielectricTime

Pote

ntia

l

Satellite

Inverted potential gradient����

21

e-

e-e-

Electronbeam

��������������

e-

Cell

e-

Secondaryelectron

e-

e-

Substrate

Cover glass

RTV

��������������

Interconnector

Triple junctionKaptonCFRP

e-

���

Mechanism of arcing

Charging of coverglass surface

Emission of electronfrom triple junctiondue to EFEE

Charging of side edge of coverglass

Arc

22

LEO������

�����

1010�1012 m-3

��0.2 eV

��

� 105 m/s��� 103 m/s

23

��������

������ ��ISS�

�� 400km

�������������(JEM)�

15����

24

������ LEO�� ������"��$

Solar array

Body

V

�$$�

Plasma potential

Ions

Electrons

Photoelectrons

ji << je1~10mA/m210~100µA/m2

����$�����…

�#$����"�!�������

"���

25

AdhesiveSubstrate

Cell

�������������

CoverglassCoating

200~300µm

100~200µm

100µm10~30µm

InterconnectorTriple junction

�������������

�����

Plasmai+ i+i+

i+

i+e-

e- e- e-e-

+++++++++++++ +++++++++++++

i+ i+i+

i+ i+

++e-e-e-

＋ー

nnn n n

n

Cell

26

���������������� �������

Solar array

Body

V

Generating voltagePlasma potential

Ions

Electrons

Photoelectrons

������ ��������������

Plasma contactor

�

28

�������

30

������ PEO

����" LEO' + GEO'

LEO���������10 keV��.! %�

Wake�������*���

�

φs ≈ 0

�

φd < 0� �������

/.��- normal potential gradient

($),+# > ���&+#

31

������ PEO

����������…

ram

�

φs < 0

�

φd −φs > 0����� ��

wake ����� ��

�

φs < 0

�

φd −φs > 0

32

� �� ��� �����

����

• ����������• �� ������• �������� ��

�� �� ���������

B0>?<D����FA)���3'G

A)����� ��$����-.Al8

:CA�;(TREK����)

X-Y9#���

EA%4A1*"7)

56���F( G

���2(�����&)

A)@

E,+IR���

<D��/) ����

����=!

�" ��0.6m���0.9m

����� 2�10-4Pa

��� ��� 400 l/s

���

����� 30keV

������# 300µA

����� 85mm(FWHM)

��� ���!� 0.7µm

��� ������ 260mm(FWHM)

�����'����+��

• �� ��"%�!$+��#��• ���+��• �&)*��� '��+��(*

34

ISO-11221, “Space systems -- Space solar panels -- Spacecraft charging induced electrostatic discharge test methods”

JERG-2-211A �����������

• � ������������������������

35

0

1

2

3

4

0 20 40 60 80 100

Curre

nt,

A

Voltage, V

��

��

��

�����������!����������������

���� ��������

ISO-19923, “Space environment (natural and artificial) —Plasma environments for generation of worst case electrical potential differences for spacecraft”

36

• ������������ ������� ����

37

��������1999���)

��8� (2006)���(2008)

���(2006)

���7�(2006) ��(2003)

���(2005)0 2 3

� �(2008)

GCOM(2010)

INSAT

http://www.ssloral.com/html/satexp/telstar.html©ISROhttp://www.spacechina.com/cpyjs_wxyhtq_Details.shtml?recno=48130

) (

�!��1�%./

• +�'�.� ��.�,*�!�#1(0• ��".���1��&-$• ��/�)���.��(0• ��1��(0

38