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1、文章编号:1006-1630(200102-0056-05卫星抗辐射加固技术宋明龙, 朱海元, 章生平(上海航天技术研究院509所,上海 200240 摘 要:分析了FY21C卫星运行轨道空间辐射环境,介绍了整星、单机、器件抗辐射要求。卫星研制过程中,对各单机和系统在技术设计、元器件选择、软件编制等的抗辐射加固设计要求。特别对有CPU和存储器的单粒子翻转效应(SEU和闩锁效应(SEL试验。仪器和系统的软件均用故障注入的方法完成了抗SEU的仿真试验。关键词:太阳同步卫星;空间辐射;抗辐射加固;仿真试验中图分类
2、号:V520.6 文献标识码:ARadiation2ResistanceandRofSSONGMing2 2,GSheng2pingShanghai 200240,Chinatheneedsofradiation2resistanceandreinforceofthewholeFY21Csatellite,stand2alonesanalyzingspaceradiationenvironmentofthesatellite.Inthedesignandmanufacture,weraiseclearlyt
3、herequirementsofradiation2resistanceandreinforceaboutthestand2alonesandsystem’stechnologydesign,unitselectionandsoftwareprogramming.EspeciallySEUandSELtestsaredoneforthestand2aloneswithCPUormemorySEU2resistingsimulationtestisalsodoneforthesoftwareoftheinstr
4、umentsandsystembyfailure2injectingmethod.Keywords:Sunsynchronoussatellite;Spaceradiation;Radiation2resistanceandreinforce;Simulationtest 收稿日期:2000-09-29;修回日期:2001-01-05 作者简介:宋明龙(1940-,男,研究员,上海市宇航学会会员,研究领域:卫星总体。0 引言太阳同步卫星轨道在地球内、外辐射带内,要受粒子的辐射,如果预防措施不够有力,抗辐射
5、加固设计不全面,那么当遇到空间粒子活动剧烈时,卫星电子器件将受到损害,不能完成预定的工作任务。研究卫星运行空间环境中各种粒子的种类、分布情况、能量及强度等因数,对星上选用元器件提出抗辐要求、硬件和软件的抗辐加固设计、系统的地面SEU仿真试验以及故障对策等抗辐加固技术,是研制长寿命卫星的关键。1 空间粒子辐射环境分析FY21C所处空间的粒子辐射环境如下:a.地球辐射带粒子地球辐射带分为内、外两带。内辐射带的空间范围在赤道平面约(600~10000km高度内;外辐射带的空间范围延伸到赤道平面约(10000~600
6、00km高度。FY21C卫星的轨道高度为870km,属于内辐射带范围。内辐射带粒子由地球磁场俘获,粒子主要有质子、电子组成。电子能量大于0.5MeV,最大积分通量大于108/(cm2・s;质子能量为(0.4~50MeV,最大积分通量大于106/(cm2・s。FY21C气象卫星飞越大西洋负磁区(西经65 上 海 航 天AEROSPACE SHANGHAI2001年第2期 40°上空时,将可能经受重粒子的轰击。b.太阳宇宙线当太阳耀斑发生时,伴随有大量高能带电粒子的发射,此即太阳质子事件。发出的高能带电
7、粒子称作太阳宇宙线。太阳宇宙线主要是质子和粒子,能量一般为(10~1000MeV。太阳质子事件突发的高能粒子,能使星上大规模集成电路的计算机产生致命故障。c.银河宇宙线来自银河系各个方向的高能带电粒子,绝大多数是质子和α粒子,还有少量高能粒子,此即银河宇宙线。银河宇宙线的能量大,但通量小。 上述三种空间粒子辐射环境,前两种对卫星有较大危害。地球辐射带粒子对CMOS器件的辐射累积损伤是主要的;而太阳质子耀斑辐射出的高能粒子,对计算机CPU、RAM及PROM等器件将产生单粒子翻转效应(SEU和闩锁效应(SEL,
8、或永久性损伤。2 a. 轨道高度870km,倾角98.8°,工作寿命>2a。b.星体表面材料和器件 总剂量:5.7×104Gy;太阳电池电子辐照总剂量:3×1014电子数/cm2・a。c.星内材料与器件 总剂量:>50~1×103Gy;3mm铝屏蔽单机内:材料与器件最低能承受60Gy。d.抗空间静电充放要求(a等电位要求 卫星外壳任何两点(不包括绝缘部件之间的阻抗≤10mΩ。(b单机通过辐射干扰检测
