技术特征：
1.一种航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，该装置包括：气体采样与准直子装置(1)、冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)、电离区电场控制子装置(3)、离子速度分析与收集子装置(4)和装置外壳(5)；气体采样与准直子装置(1)、冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)、电离区电场控制子装置(3)和离子速度分析与收集子装置(4)设置在装置外壳(5)内；气体采样与准直子装置(1)设置在冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)上，二者的一侧依次顺序连接离子速度分析与收集子装置(4)；冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)内设置电离区电场控制子装置(3)。2.根据权利要求1所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，所述气体采样与准直子装置(1)包括：进气口(1.1)、出气口(1.2)和准直室(1.3)；所述准直室(1.3)为圆柱形空腔，该圆柱形空腔的两端分别设置进气口(1.1)和出气口(1.2)。3.根据权利要求2所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，所述冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)包括：电子发射冷阴极(2.1)、电子调制极组件(2.2)和阳极板(2.3)；电子发射冷阴极(2.1)之上设置电子调制极组件(2.2)；电子调制极组件(2.2)之上设置阳极板(2.3)；电子调制极组件(2.2)位于电子发射冷阴极(2.1)和阳极板(2.3)之间，三者之间平行设置。4.根据权利要求3所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，所述电子发射冷阴极(2.1)包括：冷阴极电子发射体(2.1.1)和框架支架(2.1.2)；冷阴极电子发射体(2.1.1)呈圆柱状结构，框架支架(2.1.2)的横截面呈工字形结构，冷阴极电子发射体(2.1.1)设置在框架支架(2.1.2)内。5.根据权利要求3所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，所述电子调制极组件(2.2)包括：第一圆柱状中空结构电极(2.2.1)和第二圆柱状中空结构电极(2.2.2)；第一圆柱状空心结构电极(2.2.1)设置于第二圆柱状空心结构电极(2.2.2)下方，第一圆柱状空心结构电极(2.2.1)、第二圆柱状空心结构电极(2.2.2)的中轴线与电子发射冷阴极(2.1)的中轴线重合。6.根据权利要求1所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，所述电离区电场控制子装置(3)包括：第一电离区屏蔽栅网(3.1)和第二电离区屏蔽栅网(3.2)；第二电离区屏蔽栅网(3.2)平行设置在电子调制极组件(2.2)顶端的内壁上，第一电离区屏蔽栅网(3.1)平行设置在电子调制极组件(2.2)和第二电离区屏蔽栅网(3.2)之间的内壁上。7.根据权利要求1所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，所述离子速度分析与收集子装置(4)包括依次顺序设置的至少两个分析区屏蔽栅网(4.1)、至少四个分析区扫描栅网(4.2)和收集极(4.3)；至少两个分析区屏蔽栅网(4.1)、至少四个分析区扫描栅网(4.2)和收集极(4.3)之间平行设置。8.一种航天器运行轨道空间大气风场测量方法，该方法基于上述权利要求1-7中任一
所述的航天器运行轨道空间大气风场测量装置实现，该方法包括：航天器运行轨道高速入射的行星高层大气中性气体分子射入准直室(1.3)的进气口(1.1)，行星高层大气中性气体分子进入准直室(1.3)内的电离区；冷阴极电子发射体(2.1.1)发射电子束流，并通过电子调制极组件(2.2)和电离区电场控制子装置(3)，对电子束流的入射方向进行调整，将电子束流垂直入射至电离区(3.2)；利用电子束流对行星高层大气中性气体分子进行电离，电离后的离子保持中性气体入射的分布状态射出，出射的离子穿过分析区屏蔽栅网(4.1)，射入分析区扫描栅网(4.2)，通过分析区扫描栅网(4.2)，获得离子电流i，并利用扫描电压折算的速度v
g
，再结合公式(1)和(2)，反演出中性气体分子的中心速度v
c
和热速度v
m
：i＝gen
i
f(v)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，f(v)为与中性气体分子的速度v
c
和中性气体分子的热速度v
m
相关的分布函数；ge为常数因子；n
i
为中性气体的密度；根据计算得到的中性气体分子的热速度v
m
，可得到中性气体分子的温度。
技术总结
本发明属于空间环境探测设备技术领域，具体地说，涉及一种航天器运行轨道空间大气风场测量装置，其特征在于，该装置包括：气体采样与准直子装置(1)、冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)、电离区电场控制子装置(3)、离子速度分析与收集子装置(4)和装置外壳(5)；气体采样与准直子装置(1)、冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)、电离区电场控制子装置(3)和离子速度分析与收集子装置(4)设置在装置外壳(5)内；气体采样与准直子装置(1)设置在冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)上，二者的一侧依次顺序连接离子速度分析与收集子装置(4)；冷阴极电子发射与聚焦子装置(2)内设置电离区电场控制子装置(3)。(3)。(3)。
技术研发人员：王馨悦 张爱兵 张贤国 刘超 田峥 郑湘芷 孔令高 唐萍 程立辉 关燚炳
受保护的技术使用者：中国科学院国家空间科学中心
技术研发日：2021.05.11
技术公布日：2022/11/10