0 引言

    隨著航天理論與技術(shù)的發(fā)展，特別是在提高航天器有效載荷與深空探測的強(qiáng)烈需求推動(dòng)下，傳統(tǒng)化學(xué)推進(jìn)器的局限性愈發(fā)顯著，已成阻礙航天技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問題。為克服這一問題，于上世紀(jì)提出的電推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)逐漸成為研究的重點(diǎn)，并且國外已將該技術(shù)成功應(yīng)用于衛(wèi)星平臺(tái)^[1-2]，但國內(nèi)尚處探索階段^[3-4]。因電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的羽流是由大量帶電運(yùn)動(dòng)粒子組成的，這種粒子系統(tǒng)具有等離子體特性，因而也稱之為等離子體羽流。顯然，羽流的存在會(huì)產(chǎn)生電磁輻射而影響衛(wèi)星電磁環(huán)境，必然對(duì)衛(wèi)星通信、導(dǎo)航以及相關(guān)電子元器件產(chǎn)生影響，甚至縮短衛(wèi)星壽命^[5-6]。要減弱并盡可能消除這些負(fù)面影響，需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究。若在實(shí)際環(huán)境中以物理實(shí)驗(yàn)方式分析相關(guān)問題，必然產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)代價(jià)；而且在太空中展開實(shí)驗(yàn)，本身就有極高操作難度和風(fēng)險(xiǎn)。雖然可采用地面物理試驗(yàn)以彌補(bǔ)空間試驗(yàn)的不足，但僅單一地依靠物理試驗(yàn)同樣會(huì)產(chǎn)生高額經(jīng)濟(jì)代價(jià)，同時(shí)也難以模擬太空的真實(shí)環(huán)境^[7]。有鑒于此，實(shí)有必要輔以其他手段研究電推進(jìn)羽流對(duì)衛(wèi)星電磁環(huán)境的影響。就有關(guān)研究看，通過研制新的軟件平臺(tái)，能夠?qū)ν苿?dòng)該問題研究提供一條新的途徑。

    圍繞電推進(jìn)羽流對(duì)衛(wèi)星電磁環(huán)境影響問題，本文設(shè)計(jì)了一款電磁效應(yīng)仿真軟件。算法上，該軟件采用時(shí)域有限差分方法(FDTD)、物理光學(xué)法(TDPO)以及非均勻媒質(zhì)射線跟蹤方法(RT)相結(jié)合的計(jì)算架構(gòu)，使其具備寬頻域的計(jì)算特點(diǎn)。然后，通過C#平臺(tái)封裝程序，得到友好操作界面，同時(shí)也易于軟件后續(xù)維護(hù)、更新和升級(jí)。就現(xiàn)有文獻(xiàn)來看，我國相關(guān)成果還較少，因而本款軟件對(duì)推動(dòng)該領(lǐng)域計(jì)算軟件的國產(chǎn)化起到一定促進(jìn)作用。

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作者信息:

楊  鑫1，2，李林茜3，魏  兵3

(1.貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院，貴州 貴陽550025；

2.半導(dǎo)體功率器件可靠性教育部工程研究中心，貴州 貴陽550025；

3.西安電子科技大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院，陜西 西安710071)