空间等离子体引起的高电压太阳阵之弧光放电

简单介绍了空间等离子体引起的高电压太阳阵（ＨＶＳＡ）之弧光放电的研究现状。利用已有的一些实验数据及Ｈａｓｔｉｎｇｓ的扩展理论进行了应用ＨＶＳＡ计算，得出了飞弧概率随工作电压增加而增大，随空间环境等离子体流增高而增大的合理结果。     

地面实验室模拟空间等离子体环境的初步测试

空间等离子体和航天器的相互作用对航天器的安全有重要影响，利用空间实验来研究这些作用的代价很大，可以通过在地面实验室中模拟空间等离子体环境来低成本地研究这些相互作用。本研究通过使用ECR等离子体源期望在地面实验室来近似模拟空间等离子体环境。通过初步测量，我们得到了一个比较均匀的等离子体环境。     

利用栅网控制空间等离子体环境效应模拟中的等离子体参数

通常采用ECR等离子体源产生的等离子体的温度和密度都比较大，通过附加适当目数的栅网，并在栅网上加一定的偏置电位来对等离子体参数，尤其是温度，密度进行调整，满足空间等离子体环境模拟要求，本文利用14目，25目的栅网，对已有的地面实验室空间等离子体环境进行了改进，得到了更加接近空间等离子体参数的一个地面模拟环境。     

用发射探针确定等离子体空间电位的实验研究

实验研究了空间电荷对发射探针确定等离子体空间电位的影响,探讨确定等离子体空间电位的可靠方法。结果表明,发射探针之统发射电流趋于零之点更接近于等离子体的空间电位。      

空间尘埃的充电过程及与等离子体参数的关系

考虑了地球附近的彗星、行星环、行星际介质等空间尘埃等离子体环境中尘埃颗粒的充电问题．应用典型的空间尘埃等离子体参数，计算了不同种类的尘埃颗粒，以及不同等离子体成分下等离子体中尘粒的平衡电势，得到了尘埃颗粒的平衡电势与尘埃等离子体成分、温度，及其他等离子体参数之间的相互关系．     

太阳帆板驱动机构的表面充放电效应研究

空间等离子体环境效应导致的卫星表面充放电是造成卫星在轨工作异常及故障的重要原因之一. 太阳帆板驱动机构（Solar Array Drive Assembly,SADA）是长寿命、大功率卫星电传输环节的关键部件,易成为充放电效应的对象,可使卫星丧失能源,导致整星失效. 为验证空间等离子体环境导致的表面充放电对SADA特别是其功率传输可靠性和安全性的影响,利用等离子体环境模拟试验装置,模拟地球同步轨道（Geostationary Orbit,GEO）等离子体环境,针对SADA进行试验研究. 结果表明,使用两种不同绝缘材料的SADA在空间等离子体模拟环境下表现没有明显区别,表面充放电未对设计合理的SADA正常工作造成明显影响. 研究结果对未来GEO轨道SADA等空间机构的可靠性和安全性设计具有一定指导意义.      

毫米波大气窗口在临近空间等离子体鞘套中的传播特性

针对飞行器再入和以高超声速在临近空间飞行时出现的通信黑障问题,依据RAM C提供的飞行试验数据建立等离子体鞘套模型,通过数值计算分析了等离子体厚度及等离子体碰撞频率和等离子体电子密度等参数对毫米波大气窗口传输的反射和衰减特性.综合分析表明,可以采用大气窗口35 GHz所在的Ka波段作为临近空间主通信平台,辅以大气窗口0.22 THz所在的太赫兹波段天基中继平台,以期实现飞行器在临近空间飞行时的实时测控.     

余辉等离子体的实验研究

利用调制脉冲产生的余辉等离子体的参数测量表明:等离子体空间电位和电子温度的衰变是重要的,它在余辉等离子体的密度衰变过程研究中必须予以考虑.对容器中余辉等离子体密度径向分布的测量结果与理论预言是一致的.     

低轨道航天器高电压太阳电池阵电流泄漏效应分析计算

在一种简化的太阳电池阵结构模型基础上, 利用太阳电池阵电流收集经验模式,基于电流平衡, 建立了一种计算低轨道航天器高电压太阳电池阵在等离子体环境中电流泄漏的方法. 利用该方法, 对高电压太阳电池阵电流泄漏效应与低轨道等离子体环境、电池阵电压、电池阵裸露金属面积的关系进行了分析计算.结果表明, 随着轨道高度增加, 电流泄漏引起的电池阵功率损失迅速下降, 影响最严重的区域为电离层等离子体密度最高的300～400 km高度的轨道区域; 电流泄漏引起的功率损失与太阳电池阵电压呈指数关系, 电压越高功率损失越大; 200 V以下的电池阵功率损耗较小, 远低于电源系统总功率的1%;电流泄漏与太阳电池阵裸露金属导体的表面积呈正比关系, 因此, 通过减少太阳电池阵裸露面积, 可以降低电流泄漏的影响.      

基于BP神经网络的GEO等离子体环境参数反演分析

空间等离子体环境诱发的表面充电效应会对航天器运行产生干扰,严重时将导致太阳电池等部件失效。通过神经网络反演方法,以GEO环境中介质表面充电电位曲线作为输入,在双峰麦克斯韦分布假设下,可以逆向得到高能峰的等离子体参数。分析了GEO等离子体环境参数对表面充电电位曲线的影响,表明高能峰在充电过程中起决定性作用;其次通过MATLAB搭建BP神经网络,采用COMSOL计算得到多组充电曲线进行网络训练和反演计算,得到等离子体密度反演的平均相对误差为0.42%,温度反演的平均相对误差为0.03%,整体误差在0.1%～5.6%。结果表明,采用神经网络对等离子体环境进行反演具有可行性,该方法可以作为空间等离子体环境探测结果的对比参考和航天器非探测点表面电位计算的输入条件。     

用于PPT的扩散模型及其简化MHD方程组的解

本文对目前描述脉冲等离子体推力器放电过程的两个理论模型进行了简要的分析讨论,在此基础上,考虑到放电通道实际的几何尺寸及通道中等离子体的行为,提出了新的假设--扩散模型。以两个不同放电通道几何尺寸的推力器为例,分别按这三种模型进行了计算,并进行了实验。对此可以看出,用新的理论模型描述推力器的物理过程更为合适。在对推力器进行初始设计和性能分析时,可以利用本文给出的方法。      

磁层顶低混杂漂移不稳定性及等离子体幔、磁层对流的形成机制

磁层顶低混杂漂移不稳定性的理论和观测使我们可以提出一个新的磁层对流驱动模式,为了解释磁层对流的形成、磁层顶厚度等一系列磁层现象,已经提出了三种磁层模式,Dunge提出互联模式,认为行星际磁场磁力线与地磁场磁力线在磁层顶前部相互联接起来,磁层顶为一旋转间断面,太阳风粒子可直接通过磁层顶进入磁层内,虽然这一     

磁尾的平衡结构

考虑到等离子体片和等离子体幔的存在,我们从Vlasov方程出发得出一个自洽的二维磁尾平衡模式。在这个模式中,假设等离子体处于平衡状态,压强是各向同性的,还假设沿磁尾方向各种参数的变化率较垂直于等离子体片方向的变化率要小得多。晨昏方向的变化则完全忽略不计。这个模式体现出磁尾的一些主要结构要素:(ⅰ)高温等离子体组成的等离子片;(ⅱ)等离子体片中的闭合磁力线;(ⅲ)等离子体极其稀薄的磁尾瓣;(ⅳ)等离子体幔;(ⅴ)磁层顶;(ⅵ)张开的磁尾。讨论了等离子体幔的存在对磁尾平衡结构的影响,结论是等离子体幔的存在使磁尾的形状更趋于尾形,于是,至少部分克服了Birn模式的困难。      

1980年7月14日耀斑和磁流浮现模型

本文利用云南天文台耀斑H_α巡视观测、活动区白光照相及速度场资料,结合SMM的X射线资料和北京天文台的射电观测资料,对1980年7月14日日面3B级大耀斑进行了综合研究。对照耀斑过程的磁流浮现(EMF)模型,我们分析了活动区的形态变化特征,估算了耀斑释放的磁能、耀斑过程的特征时间及耀斑爆发时加速的电子总数和加速电子的平均能量。结果表明:(1)耀斑过程的EMF模型与观测结果基本符合,可以认为EMF模型能够较好地说明耀斑的物理过程。(2)根据对速度场资料及耀斑产生位置的分析,初步认为电流片可能位于速度中性线与磁中性线的交点处及其附近,或速度中性线与暗条的交点处及其附近[3]。(3)观测和计算表明,硬x射线爆是由电流片中加速的高能非热电子所产生,而软X射线爆则由耀斑区的高温等离子体的热轫致辐射所产生。      

等离子体中稳恒流形成电双层的机制

在考虑稳恒流产生磁场的基础上,通过求解双时标,双流体方程组,从理论上对电双层形成的机制进行了研究,解释了实验室中产生电双层现象所必须引入的条件──必须有带电粒子流的注入．     

Current sheet with medium scale developed turbulence and the formation of the plasma sheet of Earth''s magnetosphere and solar prominences

A current sheet model with developed medium scale turbulence has been constructed. It is suggested that regular plasma flow in the current sheet is compensated by diffusive flux and plasma mixing, leading to temperature equalization. The analyzed turbulence has the form of electrostatic vortices in which electrons and ions move with the same velocities and hence does not lead to anomalous resistivity and current dissipation. It is possible to determine the plasma pressure dependence on magnetic vector potential and to find the Grad—Shafranov equation solutions. The theory is used to explain the Earth's magnetosphere plasma sheet characteristics. It is taken into account that experimentally observed plasma velocity fluctuations in the Earth's plasma sheet and quiescent prominences are much higher than regular plasma flow velocities. The analysis of turbulent current sheet dynamics after the regular motion weakening allows to construct the prominence formation theory. The decreasing of plasma pressure in the sheet due to diffusion leads to field-aligned plasma flow and plasma tube filling by cold chromospheric plasma by the action of siphon mechanism.     

磁层亚暴恢复期间等离子片边界层区的Kelvin—Helmholtz不稳定性

本文根据两个理想的磁流体力学模型研究了磁层亚暴恢复期间等离子体片边界层区的Kelvin-Helmholtz不稳定性。一个模型由三个均匀的等离子体区组成--北尾瓣、等离子体片和南尾瓣。在此模型里,不稳定模式在北(或南)尾瓣和等离子体片之间的边界面上激发。另一个模型由五个均匀的等离子体区组成--北尾瓣、等离子体片北边界层、等离子体片中间层、等离子体片南边界层和南尾瓣,在等离子体片边界层区存在着两种不稳定模式,一种在等离子体片的北(或南)边界层和中间层之间的边界表面上激发(模式Ⅰ);另一种在等离子体片北(或南)边界层和北(或南)尾瓣之间的边界面上激发(模式Ⅱ).模式Ⅰ多数时间是不稳定的。这些不稳定模式可能引起卫星观测到的等离子体边界层的一些特征。      

AR2522活动区中暗条的演化与耀斑的爆发

利用AR2522活动区多波段的观测资料,分析了暗条演化与1B/M4级双带耀斑爆发之间的关系。结果表明:(1)足点的剪切运动导致暗条电流增强和耀斑贮能;(2)暗条上升运动和绞扭现象是暗条电流增强和耀斑贮能的结果;(3)Marttens-Kuin模型至少适合于解释与暗条快速上升有关的双带耀斑爆发。      

Do we understand the inner magnetotail dynamics during substorms?

Substorm evolution of the near-Earth (|X|<15 R_E) plasma sheet has been emphasized recently because the inner tail is thought to link closely to the substorm auroral activity in the ionosphere during the early stage of substorms. In this paper, we discuss how the inner tail substorm phenomena during the late substorm growth phase and early expansion phase are accounted for by the two prevailing substorm models, namely, the near-Earth neutral line model and the current disruption model. We find that the late growth phase features are more satisfactorily accounted for by the current disruption model than by the near-Earth neutral line model. In addition, detailed observations on current disruption show evidence inconsistent with the proposed idea of dipolarization being due to plasma flow braking from reconnection in the mid-tail region, which poses a difficulty to the near-Earth neutral line model as well.