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空间微小碎片超高速撞击诱发的等离子体特性研究

蔡明辉 吴逢时 李宏伟 韩建伟

空间微小碎片超高速撞击诱发的等离子体特性研究

蔡明辉, 吴逢时, 李宏伟, 韩建伟
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  • 空间微小碎片超高速撞击航天器表面可产生稠密的等离子体,随着等离子体的扩散可导致静电放电及电磁干扰脉冲的发生,近而威胁航天器在轨安全. 本文利用等离子体驱动微小碎片加速器研究了质量为10-5 g的空间碎片撞击产生的等离子体基本特性,给出了等离子体总电荷与微小碎片速度之间的关系,获得了等离子体扩散速度参数及等离子体电子密度随时间和空间的演化关系,研究结果对于揭示空间微小碎片撞击诱发放电和电磁干扰脉冲形成的机理具有重要意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:41174163)资助的课题.
    [1]

    Quan R H, Zhang Z L, Han J W, Huang J G, Yan X J, 2009 Acta Phys. Sin. 58 1206 (in Chinese) [全荣辉, 张振龙, 韩建伟, 黄建国, 闫小娟 2009 物理学报 58 1206]

    [2]

    Cao M, Wang F, Liu J, Zhang H B, 2012 Chin. Phys. B 21 127901

    [3]

    Garrett H, Close S 2012 12m th Spacecraft Charging Technology Conference Kitakyushu, Japan, May 14–18, 2012

    [4]

    Akahoshi Y, Nakamura T, Fukushige S, Furusawa N, Kusunoki S, Machida Y, Koura T, Watanabe K, Hosoda S, Fujita T, Cho M 2008 Int. J. Impact Eng. 35 12

    [5]

    Huang J G, Han J W, Li H W, Cai M H, Li H W 2008 Acta Phys. Sin. 57 12 (in Chinese) [黄建国, 刘丹秋, 高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 韩建伟 2008 物理学报 57 12]

    [6]

    Li H W, Han J W, Huang J G, Cai M H, Li X Y, Gao Z X 2012 Acta Phys. Sin. 59 2 (in Chinese) [黄建国, 刘丹秋, 高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 韩建伟 2010 物理学报 59 2]

    [7]

    Huang J G, Liu D Q, Gao Z X, Li H W, Cai M H, Han J W 2012 Acta Phys. Sin. 61 (in Chinese) [黄建国, 刘丹秋, 高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 韩建伟 2012 物理学报 61]

    [8]

    Gao Z X, Li H W, Cai M H, Liu D Q, Huang J G, Han J W 2012 Acta Phys. Sin. 61 3 (in Chinese) [高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 刘丹秋, 黄建国, 韩建伟 2012 物理学报 61 3]

    [9]

    Hongwei Li, Jianwei Han, Jianguo Huang, Minghui Cai, and Zhuxiu Gao. 2012 Spacecraft Charging Technology Conference Kitakyushu, Japan, May 14–18, 2012

    [10]

    Tang E L, Zhang Q M, Huang Z P 2007 Transactions of Beijing Institute of Technology 27 5(in Chinese) [唐恩凌, 张庆明, 黄正平 2007 北京理工大学学报 27 5]

    [11]

    Lee N, Close S, Goel A, Lauben D, Linscott I, Johnson T, Strauss D, Bugiel S, Mocker A, Srama R 2013 Phys of Plasmas 20 3

    [12]

    Albert W 2010 11th Spacecraft Charging Technology Conference Albuquerque, NM, Sep 20–24, 2010

    [13]

    Li H W, Huang J G, Han J W, Cai M H, Li X Y, Gao Z X 2010 Spacecraft Environment Engineering 27 3(in Chinese) [李宏伟, 黄建国, 韩建伟, 蔡明辉, 李小银, 高著秀 2010 航天器环境工程 27 3]

    [14]

    Close S, Kelley M C, Fletcher A, Lee N, Colestock P 2011, 3rd AIAA Atmospheric Space Environments Conference, Honolulu, USA, June 27–30, 2011

    [15]

    Crawford D, Schultz P 1999 Int. J. Impact Eng. 23 1

    [16]

    Han J W, Zhang Z L, Huang J G 2006 Spacecraft Environment Engineering 23 4(in Chinese) [韩建伟, 张振龙, 黄建国 2006 航天器环境工程 23 4]

  • [1]

    Quan R H, Zhang Z L, Han J W, Huang J G, Yan X J, 2009 Acta Phys. Sin. 58 1206 (in Chinese) [全荣辉, 张振龙, 韩建伟, 黄建国, 闫小娟 2009 物理学报 58 1206]

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    Cao M, Wang F, Liu J, Zhang H B, 2012 Chin. Phys. B 21 127901

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    Garrett H, Close S 2012 12m th Spacecraft Charging Technology Conference Kitakyushu, Japan, May 14–18, 2012

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    Akahoshi Y, Nakamura T, Fukushige S, Furusawa N, Kusunoki S, Machida Y, Koura T, Watanabe K, Hosoda S, Fujita T, Cho M 2008 Int. J. Impact Eng. 35 12

    [5]

    Huang J G, Han J W, Li H W, Cai M H, Li H W 2008 Acta Phys. Sin. 57 12 (in Chinese) [黄建国, 刘丹秋, 高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 韩建伟 2008 物理学报 57 12]

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    [8]

    Gao Z X, Li H W, Cai M H, Liu D Q, Huang J G, Han J W 2012 Acta Phys. Sin. 61 3 (in Chinese) [高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 刘丹秋, 黄建国, 韩建伟 2012 物理学报 61 3]

    [9]

    Hongwei Li, Jianwei Han, Jianguo Huang, Minghui Cai, and Zhuxiu Gao. 2012 Spacecraft Charging Technology Conference Kitakyushu, Japan, May 14–18, 2012

    [10]

    Tang E L, Zhang Q M, Huang Z P 2007 Transactions of Beijing Institute of Technology 27 5(in Chinese) [唐恩凌, 张庆明, 黄正平 2007 北京理工大学学报 27 5]

    [11]

    Lee N, Close S, Goel A, Lauben D, Linscott I, Johnson T, Strauss D, Bugiel S, Mocker A, Srama R 2013 Phys of Plasmas 20 3

    [12]

    Albert W 2010 11th Spacecraft Charging Technology Conference Albuquerque, NM, Sep 20–24, 2010

    [13]

    Li H W, Huang J G, Han J W, Cai M H, Li X Y, Gao Z X 2010 Spacecraft Environment Engineering 27 3(in Chinese) [李宏伟, 黄建国, 韩建伟, 蔡明辉, 李小银, 高著秀 2010 航天器环境工程 27 3]

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    [15]

    Crawford D, Schultz P 1999 Int. J. Impact Eng. 23 1

    [16]

    Han J W, Zhang Z L, Huang J G 2006 Spacecraft Environment Engineering 23 4(in Chinese) [韩建伟, 张振龙, 黄建国 2006 航天器环境工程 23 4]

  • [1] 侯明强, 龚自正, 徐坤博, 郑建东, 曹燕, 牛锦超. 密度梯度薄板超高速撞击特性的实验研究. 物理学报, 2014, 63(2): 024701. doi: 10.7498/aps.63.024701
    [2] 郑建东, 牛锦超, 钟红仙, 龚自正, 曹燕. 太阳电池阵二级轻气炮超高速撞击特性研究. 物理学报, 2019, 68(22): 220201. doi: 10.7498/aps.68.20191132
    [3] 韩建伟, 黄建国, 蔡明辉, 李小银, 李宏伟, 高著秀. 利用超高速撞击产生的等离子体测量微粒速度的方法研究. 物理学报, 2010, 59(2): 1385-1390. doi: 10.7498/aps.59.1385
    [4] 高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 刘丹秋, 黄建国, 韩建伟. 超高速空间微小碎片撞击充电材料诱发的放电. 物理学报, 2012, 61(3): 039601. doi: 10.7498/aps.61.039601
    [5] 黄建国, 刘丹秋, 高著秀, 李宏伟, 蔡明辉, 韩建伟. 空间微小碎片累积撞击损伤效应加速模拟研究. 物理学报, 2012, 61(2): 029601. doi: 10.7498/aps.61.029601
    [6] 黄建国, 韩建伟, 李宏伟, 蔡明辉, 李小银. 空间微小碎片对低轨道航天器太阳电池表面撞击损伤研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7950-7954. doi: 10.7498/aps.57.7950
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    [16] 王 彬, 谢文楷. 等离子体加载耦合腔慢波结构色散分析. 物理学报, 2007, 56(12): 7138-7146. doi: 10.7498/aps.56.7138
    [17] 蒋新革, 李向东, 张 丽. 等离子体效应对类氦氖Kα线系电偶极辐射的影响. 物理学报, 2006, 55(9): 4501-4505. doi: 10.7498/aps.55.4501
    [18] 王之江, 徐跃民, 赵国伟, 粱志伟, 徐 杰. 射频激励等离子体非线性效应的FDTD数值模拟. 物理学报, 2007, 56(9): 5304-5308. doi: 10.7498/aps.56.5304
    [19] Amanatides Elefterious, Mataras Dimitris, 张晓丹, 张发荣, 赵 颖. 硅薄膜沉积中等离子体辉光功率和阻抗的测试分析. 物理学报, 2007, 56(9): 5309-5313. doi: 10.7498/aps.56.5309
    [20] 安治永, 李应红, 吴 云, 苏长兵, 宋慧敏. 对称等离子体激励器系统电场仿真研究. 物理学报, 2007, 56(8): 4778-4784. doi: 10.7498/aps.56.4778
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-28
  • 修回日期:  2013-10-09
  • 刊出日期:  2014-01-05

空间微小碎片超高速撞击诱发的等离子体特性研究

  • 1. 中国科学院空间科学与应用研究中心, 空间环境特殊效应实验室, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:41174163)资助的课题.

摘要: 空间微小碎片超高速撞击航天器表面可产生稠密的等离子体,随着等离子体的扩散可导致静电放电及电磁干扰脉冲的发生,近而威胁航天器在轨安全. 本文利用等离子体驱动微小碎片加速器研究了质量为10-5 g的空间碎片撞击产生的等离子体基本特性,给出了等离子体总电荷与微小碎片速度之间的关系,获得了等离子体扩散速度参数及等离子体电子密度随时间和空间的演化关系,研究结果对于揭示空间微小碎片撞击诱发放电和电磁干扰脉冲形成的机理具有重要意义.

English Abstract

参考文献 (16)

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