自S.E.DeForest(J.Geophys Res.,第77卷,第651~659页,1972)观察到了ATS5航天器被充电至负几千伏电压后,航天器充电现象开始得到关注。20世纪70年代到80年代,美国空军学院召开了为期四届的航天器充电专题会议,预示着航天器充电走上台前。自那时起,航天器充电相关的论文、评论及教科书相继出现。现如今,航天器表面充电物理学已是一些大学和学院教授的课程。
过去30年,出版了两本关于航天器表面充电物理学主题的实用教科书,分别是1996年由剑桥大学出版社出版的Hastings和Garrett创作的《航天器空间环境相互作用》;2012年由普林斯顿大学出版社出版的Lai创作的《航天器充电基础》。
应出版商泰勒弗朗西斯出版集团要求,将Lai和Cahoy的一篇题为《航天器充电》的文章(刊载于泰勒弗朗西斯出版集团于2017年出版的《等离子体技术百科全书》)扩展为专著。为完成此任务,笔者充分借鉴了麻省理工学院空间推进实验室及波士顿学院举办的多次教学研讨会成果。笔者很荣幸能在麻省理工学院和波士顿学院举办教学研讨会,在此向工作在这些单位的 Manuel MartinezSanchez、Paulo Lozano及Patricia Doherty等表示衷心的感谢。
请对知识内容要求较为全面的读者谅解:本书没有介绍实验室实验、数值计算和模拟方法、空间仪器和工程、深层充电、三重根跃迁、临界温度的替代方案、表面材料特性和数据库、放电起始、放电扩展及更多内容。本书内容更专注于航天器充电的基本物理学。
本书不是对理论的阐述,而是尝试解释航天器表面充电物理学的内涵。引用爱因斯坦的名言:除非您能向祖母解释,否则您不会真正理解某事!(L.Maiani,Euro Phys J.,doi:10.1140/epjh/e20178004092017)。在此向所有提出建设性问题的同事和学生们表示感谢,希望本书能够帮助、激励并吸引各位读者。