Strategien zur Bekämpfung von ESD- und Groundplane-Potentialverschiebungen beim Laden von Raumfahrzeugen?

In Bezug auf die Erdung auf der ISS,

Die Solaranlagen der Raumstation arbeiten mit 160 VDC. Wenn die Arrays Strom erzeugen, wird die Stationsstruktur auch dazu neigen, auf eine Spannung nahe der Array-Spannung zu schweben. Unter diesen Bedingungen könnte die Raumstation Problemen wie Überschlägen von ihrer Oberfläche in die Umgebung oder Überschlägen zu einem Astronauten ausgesetzt sein. Um diese Probleme zu vermeiden, wurde die Struktur mit einer Plasma Contactor Unit (PCU) geerdet. Um die Astronauten vor Stromschlägen zu schützen, wird die PCU bei allen Weltraumspaziergängen betrieben.

Die PCU fungiert als elektrischer Erdungsstab, um die Raumstationsstruktur mit der lokalen Umgebung zu verbinden und die Strukturladungen harmlos abzuleiten. Die Ingenieure von Glenn [NASA Glenn Research Center – Hrsg.] entwarfen, fertigten, testeten und installierten die Hohlkathodenbaugruppe, die die entscheidende Komponente der PCU ist. Die Hohlkathodenbaugruppe erfüllt diese Funktion, indem sie einen kleinen Gasvorrat in Ionen und Elektronen umwandelt und diesen Strom in den Weltraum entlädt. Der Strom trägt die überschüssigen Elektronen mit sich, die die Oberflächenladung erzeugt haben.

Aus dem NASA Factsheet PS-00537-0811, „Powering the Future“ .

Meine Vermutung ist, dass es auch während des Andockvorgangs betrieben werden würde, um die ESD- und Massepotentialdifferenz zwischen der ISS und dem andockenden Raumschiff zu minimieren.

Siehe auch "Principles of Space Instrument Design", Cruise, AM et al., Cambridge Uni Press, ISBN 0521451647. Dort gibt es ein Kapitel über Elektronik. (Ich habe es noch nicht gelesen - erst heute bestellt.)

Innerhalb bemannter Raumfahrzeugatmosphären wäre die ESD-Minderung höchstwahrscheinlich eine Funktion der Umgebungskontrolle durch Befeuchter.

UPDATE 31. Januar 2016:
Siehe Kapitel 3, insbesondere Abschnitt 3.2 Design Guidelines , des endgültigen Buches der NASA JPL Space Science & Technology Series : Guide to Mitigating Spacecraft Charging Effects , Henry B. Garrett, Albert C. Whittlesey, Juni 2011, 244 Seiten.

Dieses Dokument beschreibt die Best Practices der NASA für die elektrische Erdung und den Umgang mit ESD in Raketen.
Die NASA untersuchte auch elektrostatische Effekte an Bord des Apollo-Raumfahrzeugs, dessen endgültiges Design mehrere Maßnahmen zur Verringerung der statischen Aufladung umfasste, z.

• Einfügen eines Metallgitters in die Sofas, um zu verhindern, dass sich statische Aufladungen aufbauen, wenn sich Astronauten bewegen,
• Hinzufügen von Entladewiderständen zu biomedizinischen Sensoren

Die Vorsichtsmaßnahmen, die Sie ergreifen, variieren je nach Anwendung/Umlaufbahn usw. Es wäre ratsam, einige Zeit damit zu verbringen, sich damit zu befassen; Es ist ein großes Thema und eine Ursache für viele moderne Misserfolge. Verlassen Sie sich nicht auf Ratschläge aus diesem Forum! Dieser Haftungsausschluss macht, hier sind einige Ideen, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern.

Informieren Sie sich über die Umwelt- und Behördenstandards für Minderung. Wirklich, Sie oder jemand in Ihrer Organisation sollten auf dem Laufenden sein, es lohnt sich, sich umzuhören. Versuchen Sie dies für eine Liste von Dokumenten .

Als sehr grobe Richtlinie wird normalerweise davon ausgegangen, dass der Körper eines Satelliten eine gewisse Abschirmung bietet. Daher sind hochenergetische Elektronen erforderlich, um ins Innere zu gelangen - was als "innere Aufladung" bezeichnet wird, während niederenergetische Elektronen immer noch eine Oberflächenaufladung verursachen.

Drei sehr breite Fehlermodi fallen mir ein:

Aufladung von dielektrischem Material Dies kann durch Oberflächenaufladung oder interne Aufladung erfolgen. Dies ist in der Praxis schwer zu bewerkstelligen, es ist überall im Kabelbaum vorhanden, obwohl ein leicht undichter Isolator hilfreich sein kann.

Aufladung von schwebendem Metall Effekte können größere und schädlichere Entladungen sein als von einer Ansammlung im Dielektrikum, obwohl es wiederum von Oberflächen- oder interner Aufladung herrühren kann. Beispiele aus der Praxis für Konstruktionsmerkmale, die ein ausreichendes Risiko für ESD-Auslösung (in GEO) darstellen, dass sie jeweils eine Erdungsverbindung rechtfertigen würden:

• jede Schicht aus aluminisiertem Kapton in einer Decke

• Metallabzeichen auf einem IC-Paket (oder Entfernen des Abzeichens)

• unbenutzte Steckerstifte

Dreiphasig An Orten, an denen zwischen zwei Leitern eine hohe Spannung anliegt, kann eine kleine Entladung von einem nahe gelegenen Dielektrikum einen kurzen Plasmastoß erzeugen und somit eine anhaltende Entladung zwischen den Stromschienen auslösen. Bekannt dafür, viel Schaden anzurichten. Ich glaube , es ist häufiger mit Oberflächenladung verbunden.