物 理 学 报Acta Phys. Sin.Vol. 63, No. 6 嫦娥一号卫星太阳风离子探测器数据分析石红田立成杨生胜(兰州空间技术物理研究所, 真空低温技术与物理重点实验室, 兰州 730000)(2013年10月7日收到; 2013年12月11日收到修改稿)探月航天器与月球周围等离子体环境相互作用, 表面将出现充放电效应,给航天器带来很多不利影响.表面充电电位对充放电的影响至关重要. 评估探月航天器的充放电效应, 首先需获得月球周围等离子体环境数据. 嫦娥一号上搭载的两台太阳风离子探测器SWIDA/B是用来观测月球200 km轨道附近等离子体环境的探测仪器, 获得了月球...

　　物 理 学 报Acta Phys. Sin.Vol. 63, No. 6 嫦娥一号卫星太阳风离子探测器数据分析石红田立成杨生胜(兰州空间技术物理研究所, 真空低温技术与物理重点实验室, 兰州 730000)(2013年10月7日收到; 2013年12月11日收到修改稿)探月航天器与月球周围等离子体环境相互作用, 表面将出现充放电效应,给航天器带来很多不利影响.表面充电电位对充放电的影响至关重要. 评估探月航天器的充放电效应, 首先需获得月球周围等离子体环境数据. 嫦娥一号上搭载的两台太阳风离子探测器SWIDA/B是用来观测月球200 km轨道附近等离子体环境的探测仪器, 获得了月球附近的太阳风速度、 密度和温度. 本文对2008年6月一个月内太阳风离子探测器SWIDA机获得的离子微分通量进行统计平均, 得到太阳风离子微分通量能谱, 并计算得到了月球200 km附近的太阳风速度 (300.00600.00 km s)、 密度 (110 cm方法计算得到了探月航天器表面充电电位范围为)和温度 (120 eV). 最后采用等效电路模型的V.关键词: 探月, 等离子体环境, 航天器充电, 充放电效应PACS: 96.50.Ci, 95.55.Pe, 94.05.JqDOI: 10.7498/aps.63.0696011 引言20世纪60和70年代发射的绕月卫星搭载的和放置在月球表面的等离子体设备观测了月球周围的低能带电粒子1, 在这个时期, 月球等离子体环境有了许多新发现. 尽管后来发射了很多探月卫星, 但是绝大多数用来测绘月球表面2, 除了美国的Lunar Prospector (LP) 卫星进行过低能电子测量, WIND经过月球附近时获得了月球尾区的等离子体数据. 2007年9月14日, 日本发射的探月卫星SELENE搭载的PACE测量了距离月球表面100 km处的太阳风等离子体参数3. 2007年10月24日, 我国发射了首颗月球探测器嫦娥一号(ChangE-1), 获得了大量在轨数据, 其中太阳风离子探测器数据对于分析绕月轨道的等离子体环境具有重要价值. 嫦娥二号卫星也搭载了离子探测器用来研究其在轨运行期间的太阳活动高峰年的太阳风离子的通量、 成分、 能谱及其随时空的变化特征.美国发射的LP利用电子发射器 (electron re-flectometer, ER)测得月球附近的等离子体参数4.LP为月球极轨航天器, 绕月周期为2 h, 每月对月球实施两次全范围探测, 采集了18个月份, 轨道高度为20115 km. 19981999 年期间获得的ER数据用来计算电子密度 (太阳风 (650 km s) 中为5 cm阳风(400 km s)中为10 cm载的SWE等离子体设备利用法拉第杯测量太阳风关键参数包括离子速度、 密度和温度5 6, 1994年12月27日, WIND航天器经过月球尾区, 在月球后方6.5倍于月球半径距离处, 法拉第杯测得到的太阳风参数如下: 质子速度2001250 km s子数密度0.1200 cm, 热速度0200 km s离子与质子数密度比例0100%. SWE观察到尾区边缘到中心等离子体密度呈指数下降, 月球后面有两股冷离子流注入到等离子体尾区.尽管国际上已有多个探测计划对月球附近的空间等离子体环境进行了探测, 但是仍有诸多月球与周围等离子体相互作用、 探月卫星处在等离子体e)和温度 ( k)在快速和12 eV,慢速太和9 eV. WIND搭, 质,真空低温技术与物理重点实验室基金(批准号: 9140C550209120C5501) 资助的课题. 通讯作者. E-mail: © 2014 中国物理学会 Chinese Physical Society069601-1