宇宙ステーションフリーダム上のテザ-発電システムとその電磁環境シュミレーション

自由空间站系绳发电系统及其电磁环境模拟

• 批准号: 05855150
• 负责人: 蔡 東生
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855150/
• 关键词: 宇宙ステーション; 宇宙実験; 磁気圏; プラズマ; 粒子シミュレーション; テザ-サテライト; ケルビン・ヘルムホルツ不安定

日米欧加の共同事業である宇宙ステーション計画フリーダムは1998年に有人オペレーションが予定されている。宇宙空間という新しい実験室を初めて人類に半恒久的に与えてくれるフリーダムは、過去のスペースラブと比べて遙かに高精度で質の高い実験データを与えてくれるはずである。しかし、同時に我々は、工学的見地から宇宙基地が地球の磁気圏と電離層に与える影響や宇宙基地が受ける電磁的影響を正しく理解しなければならない。本研究の目的は帯電した宇宙飛翔体と宇宙プラズマとの干渉現象を粒子シミュレーションにより明らかにすることである。本研究では帯電した宇宙飛翔体がどのように宇宙プラズマから還流電流を得るかを、特に、宇宙飛翔体自体が内部から洩れでるアウトガスが大きな人工プラズマ源になることを着目してシミュレーションモデルを構成した。本モデルでは正準モーメンタム保存則を利用して一次元的なアウトガスの挙動を解析的に平衡状態で求めた。この解析によると、アウトガスは宇宙空間に放出された瞬間に宇宙プラズマとの電荷交換により宇宙飛翔体と同期して動くプラズマビームとなる。このビームは同時に、磁場により、進行方向と垂直な方向に分極電場を作り、飛翔体と同期してうごこうとする。分極後、このビームは一次元的に安定であることを不安定性解析と一次元シミュレーションによって確かめた。さらにこの一次元モデルを使って、2次元以上の粒子シミュレーションをスタートさせ、ビームの減速がケルビン・ヘルムホルツ不安定によって起こることを確かめた。また、これらのプラズマがかなりの時間飛翔体を取り巻き、飛翔体の帯電現象と密接な関わりを持つことを明らかにした。これらの結果は、Physics of Fluids,Journal of Comutational Physicsなどの学会誌に投稿され、受理されている。

Day m organon の common cause で あ る universe ス テ ー シ ョ ン project フ リ ー ダ ム は 1998 に someone オ ペ レ ー シ ョ ン が designated さ れ て い る. New space と い う し い be 験 room early を め て human に half an enduring に and え て く れ る フ リ ー ダ ム は, past の ス ペ ー ス ラ ブ と than べ て remote か に high accuracy で qualitative の い be 験 デ ー タ を and え て く れ る は ず で あ る. し か し, at the same time に I 々 は, engineering insight か ら base が universe earth magnetic 気 の sha-lu と ionospheric に え る や base が universe by け る is the influence of electromagnetic を し く understand し な け れ ば な ら な い. Purpose this study の は 帯 electric し た the universe fly body と プ ラ ズ マ と の dry involved phenomenon を particle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り Ming ら か に す る こ と で あ る. This study で は 帯 electric し た universe fly body が ど の よ う に universe プ ラ ズ マ か ら を must also flow current る か を, fly に, cosmic body self が internal か ら drain れ で る ア ウ ト ガ ス が big き な artificial プ ラ ズ マ source に な る こ と を with mesh し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル を constitute し た. This モ デ ル で は is quasi モ ー メ ン タ ム save を use し て a yuan な ア ウ ト ガ ス の 挙 moving を analytic に equilibrium め で o た. こ の parsing に よ る と, ア ウ ト ガ ス は に release space さ れ た instant に universe プ ラ ズ マ と の charge exchange に よ り universe fly body と period し て dynamic く プ ラ ズ マ ビ ー ム と な る. こ の ビ ー ム は に at the same time, magnetic field に よ り, direction to vertical direction と な に を polarization electric field as the same period と り, flying body し て う ご こ う と す る. Points, after very こ の ビ ー ム は a yuan に settle で あ る こ と を labile parsing と a yuan シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て か indeed め た. A yuan モ さ ら に こ の デ ル を make っ て の two yuan, particle シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を ス タ ー ト さ せ, ビ ー ム の deceleration が ケ ル ビ ン · ヘ ル ム ホ ル ツ unrest に よ っ て up こ る こ と を か indeed め た. ま た, こ れ ら の プ ラ ズ マ が か な り の を take time fly body り 巻 き, flying の 帯 electricity phenomenon と contact な masato わ り を hold つ こ と を Ming ら か に し た. The results are, Physics of Fluids,Journal of Comutational Physicsな <s:1>, and the journal of the society に. Submissions are され and accepted at されて る る.

项目成果

蔡 東生: "Formation and stubility of polarization sheath of a cross -ficld beam" Phys.Fluids. B4. 1033-1046 (1992)

蔡东升：“跨场光束偏振鞘的形成和稳定性”Phys.Fluids 1033-1046（1992）。

蔡 東生: "Parametric excitation of cumputational mod of tk bap-frog scheme applicd to tk van der pol cquatior" J. Conput. phys.(in press).

Dongsheng Tsai：“应用于 tk van der pol 方程的 tk bap-frog 计算模的参数激励”J. phys.（出版中）。

蔡 東生: "ELF Oscillations associated with electron beam injections from the space ehunle" J.Gcophy.Res.92. 12451-12457 (1987)

蔡东升：“与来自太空 ehunle 的电子束注入相关的 ELF 振荡”J.Gcophy.Res.92 (1987)。

蔡 東生: "Parttck loadsng for a plasma shcar layer in a magnetic field" J.Comput.phys.(in press).

蔡东升：“Parttck 加载磁场中的等离子体碎片层”J.Comput.phys.（出版中）。

蔡 東生: "Kiretic Equilibria of plasma shcar layers" Phys.Fluins. B2. 75-85 (1990)

蔡东升：“等离子体休克层的Kiretic平衡”Phys.Fluins 75-85（1990）。