航天器表面充電

航天器充電根據在航天器的不同部位的發生又可以分為航天器表面充電、深層介質充電和太陽能電池陣充電。航天器表面充電指的是航天器表面由於太空等離子體中的電子、離子以及陽光等作用下，形成的一種靜電帶電現象。航天器深層介質充電指的是能量電荷粒子穿透航天器表面而沉澱在航天器內部形成的一種充電。對於航天器“表面充電”與“深層介質充電”概念的區別就是:在航天器的外面是否可以“觸摸”到充電部位，可以觸摸到就是“表面充電”，否則就是“深層充電”。

運行在太空等離子體中的航天器可以被認為是一個孤立物體，如其他等離子體中的孤立物體一樣，會吸引電荷而使得表面電位足以吸引電荷以使得航天器表面的電位符合麥柯斯韋方程的描述。這樣一個從周圍等離子體中吸引電荷的過程，被認為是“航天器充電”。當航天器表面為等電位設計時，整個航天器表面將呈現出來一樣的電位，這類航天器表面充電被稱作為航天器絕對充電。航天器表面由於構成材料相異或結構的原因，而導致在與環境相互作用下表面電位呈現出來不一致，這類充電被稱之為航天器不等電位充電。航天器在空間運行過程中，受到周圍等離子體、高能帶電粒子的轟擊以及太陽電磁輻射引起的光電子發射等影響，使航天器表面沉積一定數量的電荷，相對周圍空間具有一定的電位。航天器互相絕緣的各部分沉積有不等量的電荷時，它們之間便形成一定的電位差。航天器表面充電的程度主要取決於光照條件、周圍等離子體環境和航天器的表面材料。航天器在距地面幾千到上萬公里的範圍內運行，受陽光照射時表面一般帶正電荷，處於低正電位；在地球的陰影區或背向太陽時，表面一般帶負電荷，處於低負電位。

磁層亞暴時(見空間飛行環境)，地球靜止軌道衞星會受到能量在幾十至幾百千電子伏的等離子體的轟擊。尤其是衞星在地球陰影中時，可能發生嚴重的表面充電現象，使它相對周圍空間的負電位可達幾千甚至上萬伏，在一些相互絕緣的部分之間可能出現幾千伏的電位差。當電位差超過某些部件所能承受的電壓時便會發生放電現象，一些部件可能被擊穿，而且放電電弧所發生的電磁干擾和電磁脈衝也會嚴重影響甚至破壞衞星的正常工作。

一旦航天器充電後的不同部位的電位差的差值超過臨界值後就可能發生放電現象，放電過程會釋放出來電荷、熱、電磁脈衝以及輝光等。這一放電過程釋放的熱可能改變發生部位材料的性能，另外電荷和電磁脈衝可以直接或間接進入航天器的電子線路或電氣系統，從而對航天器的安全運行造成短期或長期甚至致命的傷害。

為防止航天器表面嚴重充電以及由此引起的嚴重後果，經常採用的方法是嚴格屏蔽殼體表面上的開口處，適當選擇表面材料，提高電子設備的抗干擾能力和保證良好的“接地”等。