本文關(guān)鍵詞：帶電顆粒在月表電場中運動的動力學分析

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【摘要】：月球表面環(huán)境非常復雜,這對登月航天器和探月儀器在月球上工作的可靠性提出了嚴峻的挑戰(zhàn),在月球表面電場的作用下,月塵顆粒帶電懸浮,容易引起航天器和探月儀器的表面磨損、機械阻塞和儀表讀數(shù)錯誤等問題,因此為了發(fā)現(xiàn)一個有利的登月地點和確保登月航天器工作的可靠性,必須掌握月塵充放電機制、月球表面電場的產(chǎn)生規(guī)律及其對月塵顆粒的影響。月塵顆粒廣泛存在于月球表面,本文根據(jù)月塵性質(zhì)分析得到了月塵顆粒的充電機制,基于月塵顆粒的充放電數(shù)學模型建立了月塵充電的函數(shù)表達式,數(shù)值模擬仿真了影響月塵充放電的主要參數(shù),由于太陽風電子的質(zhì)量遠小于太陽風中離子的質(zhì)量,而且其熱運動速度又大,電子首先打到顆粒表面上,故塵埃粒子的表面電勢通常為負值。在月球陰面由于月球尾跡的影響,電子的分布函數(shù)不再符合麥克斯韋分布,因此陽面的月表電勢模型不再適用,本研究加入了月球尾跡的影響,建立了月球表面電勢模型,分析了影響月球表面電勢的主要參數(shù)。隨著太陽入射角的逐漸增大,月球表面電勢由日照點的正電勢降低到月球陰面的負電勢,在月表電勢逐漸降低的過程中,月球陽面存在一處“死區(qū)”,在此處幾乎沒有運動的月塵。為了對月球上月塵顆粒的靜電懸浮現(xiàn)象進行理論研究,本文建立了月球表面鞘層的數(shù)學模型,得到了三類不同鞘層結(jié)構(gòu)及其空間電勢分布,基于PIC(Particle In Cell)粒子數(shù)值模擬程序,分別對不同鞘層內(nèi)月塵顆粒的靜電懸浮現(xiàn)象進行模擬仿真,得到影響月塵懸浮的幾個主要的因素:太陽入射角、月塵顆粒粒徑、顆粒帶電量和顆粒所在鞘層。仿真結(jié)果表明月塵顆粒更容易發(fā)生在日出日落時分,即太陽入射角較大的地方,此外月塵顆粒越小,其浮揚高度也越大,經(jīng)典鞘層內(nèi)的月塵顆粒比空間飽和鞘層內(nèi)的顆粒懸浮高度更大。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P184.5

【參考文獻】

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1 陳磊;李飛;任德鵬;蔡震波;;月面和近月空間環(huán)境及其影響[J];航天器工程;2010年05期

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本文編號：1298310