Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Physics of Plasmas, от AIP Publishing, использует компьютерные моделирования, чтобы показать, что облако плазмы, произведенной от воздействия частицы, ответственно за создание разрушительного электромагнитного пульса. Они показывают, что, поскольку плазма расширяется в окружающий вакуум, путешествие ионов и электронов на различных скоростях и отдельный способом, который создает радиоизлучения.«В течение последних нескольких десятилетий исследователи изучили эти гиперскоростные воздействия, и мы заметили, что есть радиация от воздействий, когда частицы идут достаточно быстро», сказал ведущий автор Алекс Флетчер, теперь постдокторский исследователь в Центре Бостонского университета Физики космоса. «Никто действительно не был в состоянии объяснить, почему это там, куда это прибывает из или физический механизм позади него».Исследование – шаг к подтверждению теории ведущего автора Сигрид Клоз, адъюнкт-профессора аэронавтики и астронавтики в Стэнфордском университете.
В 2010 Клоз и коллеги издали первоначальную гипотезу, что гиперскоростное воздействие plasmas ответственно за несколько спутниковых неудач.Чтобы моделировать результаты гиперскорости влияют на плазму, исследователи использовали метод, названный моделированием частицы в клетке, которое позволяет им моделировать плазму и электромагнитные поля одновременно. Они накормили детали моделирования из ранее разработанного гидрокодекса – вычислительный аппарат, они раньше моделировали жидкую и твердую динамику воздействия. Исследователи позволяют моделированию развиться и вычислили радиацию, произведенную плазмой.
Когда частица поражает твердую поверхность на высоких скоростях, она испаряется и ионизирует цель, выпуская облако пыли, газа и плазмы. Когда плазма расширяется в окружающий вакуум (пространства), его снижения плотности, и это входит в государство collisionless, где его частицы больше не взаимодействуют непосредственно друг с другом.В текущем исследовании исследователи делают предположение, что электроны в этой collisionless плазме тогда едут быстрее, чем большие ионы.
Их моделирование предсказывает, что это крупномасштабное разделение обвинения производит радиацию. Результаты модели согласовываются с первоначальной теорией Завершения, но предсказывают более высокую частоту для эмиссии, чем исследователи обнаружили экспериментально.Авторы указывают, что предположение, что электроны перемещаются в массе, поскольку они отделяются от ионов, заслуживает более внимательного отношения.
Группа строит новые моделирования, чтобы проверить, достаточно ли переключение на государство collisionless, чтобы создать разделение.Флетчер также отмечает, что они забыли составлять пыль.«Воздействие создает частицы пыли, которые взаимодействуют с плазмой», сказал Флетчер.
Движущие силы этих «пыльных plasmas» являются областью для будущего исследования.Следующий шаг в работе должен использовать моделирование, чтобы определить количество радиации, произведенной, таким образом, они могут оценить угрозу спутникам и создать способы защитить спутники и космический корабль от метеорных тел и орбитальных обломков.
«Больше чем половина электрических неудач не объяснена, потому что очень трудно сделать диагностику на спутнике, который выходит из строя в орбите», сказал Флетчер. «Мы полагаем, что можем приписать некоторые из этих неудач к этому механизму».