شبیه‌سازی بار ساکن محیط فضا و تحلیل اثر آن بر سطوح ماهواره و عایق‌های حرارتی چند لایه

یون‌های موجود در محیط فضا سبب ایجاد پدیده شارژ سطحی و داخلی در ماهواره‌ها می‌شود. پتانسیل تجمع یافته طی پدیده شارژ می‌تواند موجب بروز تخلیه الکترواستاتیک شده و اجزای مخابراتی ماهواره مانند آنتن‌ها و مدارهای الکترونیکی را در معرض خطر جدی قرار دهد. هدف از این مقاله، بررسی احتمال وقوع تخلیه الکترواستاتیک در سطوح ماهواره در محیط مدار با ارتفاع کم (leo) و اقدام برای کاهش این احتمال و در نتیجه کاهش خطر آسیب به سطوح و اجزای مخابراتی ماهواره است. برای این منظور، ابتدا پدیده شارژ سطحی در ماهواره آلومینیومی در محیط مدار با ارتفاع کم و سپس در حالت شفق قطبی توسط نرم‌افزار spis شبیه-سازی و احتمال آسیب به آنتن‌ها بررسی شدسپس، با اضافه نمودن عایق‌های حرارتی چند لایه به سیستم، اثر آن در وقوع شارژ بررسی شد. تحقیقات نشان داده است که اضافه کردن لایه‌های عایق خطر وقوع تخلیه الکترواستاتیک را افزایش خواهد داد. بنابراین، در مراحل بعد، اثر سیستم اتصال به زمین در کاهش خطر بررسی شد. با اتصال لایه‌ها به زمین به روش مناسب، احتمال وقوع تخلیه بین لایه‏ها و بدنه و میان لایه‌ها با یکدیگر به حداقل رسیده و موجب دست یافتن به سیستم بهینه‏ای از جنبه‏ های الکترواستاتیکی شد.

analysis and simulation of space environment static charge effects on satellite surfaces and multi-layer insulation

the ions in the space environment cause the surface and internal charging phenomenon in satellites. the accumulated potential during the charging phenomenon can cause electrostatic discharge and  expose the satellite telecommunication components such as antennas and electronic circuits to serious risk. the purpose of this paper is to investigate the possibility of electrostatic discharge on satellite surfaces in low earth orbit (leo) environment and to reduce this possibility in order to reduce the risk of damage to satellite surfaces and telecommunication components. therefore, first, the surface charging phenomenon was simulated in an aluminum satellite in low earth orbit and then in polar aurora by spis software and the possibility of damage to the antennas was investigated. then, multi-layer thermal insulation was applied to the system and its effects on the charging phenomenon were investigated. research has shown that adding mli layers will increase the risk of electrostatic discharge. therefore, in the next steps, the effect of the grounding system in reducing the risk was investigated. by connecting the layers to the ground in a proper way, the possibility of discharge between the layers and the body and between the layers with each other is minimized, which led to the achievement of an optimal system in terms of electrostatic aspects