三次元電磁粒子モデル計算機実験による宇宙飛翔体プラズマ電磁環境の研究

利用三维电磁粒子模型计算机实验研究航天器等离子体电磁环境

• 批准号: 06J03422
• 负责人: 三宅 洋平
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03422/
• 关键词: 宇宙プラズマ; 電界アンテナ; 計算機実験; 電磁粒子シミュレーション; 光電子; インピーダンス; 実効長; アンテナ実効長; アンテナインピーダンス; プラズマシース

本研究の目的は、衛星・プラズマ間相互作用によって変化する宇宙プラズマ電磁環境が、衛星に搭載された波動観測用アンテナ特性に及ぼす影響を、粒子モデル計算機実験により評価・解析することである。平成20年度は、将来磁気圏探査衛星ミッションにおいて広く適用が期待されるパック式電界アンテナの数値モデリングと特性解析を行った。特に、太陽光照射によって衛星筐体から放出される光電子が、電界計測に及ぼす影響を軽減するために設けられるガード電極・バイアス電流回路の数値モデルを開発し、実際の動作を模擬可能であることが確認された。上記の機構は主に定常電場計測用に最適化されているため、波動電界に対する振る舞いや性能を調査する必要がある。開発した数値モデルを用い、計算機実験解析を行ったところ、上記機構はアンテナ周辺の定常プラズマ環境、特に光電子の空間分布を大きく変化させることがわかった。しかし、波動受信時のアンテナ特性としては、実効長・インピーダンスともに上記機構の顕著な影響は見られなかった。一方で、多数の導体要素から構成されるパック式アンテナでは、先端のセンサー以外の導体要素からの放出光電子による、アンテナインピーダンス特性変化が見出された。以上の結果から、本計算機実験手法が複雑な光電子環境中でのアンテナ特性定量評価において有力であるとともに、数値ツールとしてガード電極やバイアス電流回路の最適設計にも貢献可能であることが示された。

Purpose の this study は, satellite プ ラ ズ マ interaction between に よ っ て variations change す る universe プ ラ ズ マ electromagnetic environment が, satellite に carry さ れ た fluctuations 観 measurement with ア ン テ ナ characteristics に and ぼ す influence を, particle モ デ ル computer be 験 に よ り review 価, parsing す る こ と で あ る. 20 year は pp.47-53, future magnetic 気 sha-lu probe satellite ミ ッ シ ョ ン に お い て hiroo く applicable が expect さ れ る パ ッ ク electric industry ア ン テ ナ の the numerical モ デ リ ン グ と characteristic line analytical を っ た. に, the sun に よ っ て satellite basket body か ら release さ れ る photoelectron が, electric measuring に and ぼ す influence を 軽 minus す る た め に set け ら れ る ガ ー ド electrode, バ イ ア ス current loop の the numerical モ デ ル を open 発 し, be interstate の action を simulation may で あ る こ と が confirm さ れ た. Written の institutions は main に constant electric field measuring with optimal に さ れ て い る た め, wave electric に す seaborne る vibration る dance い や performance を survey す る necessary が あ る. Open 発 し た the numerical モ デ ル を い, computer be 験 parsing line を っ た と こ ろ, written は ア ン テ ナ weeks 辺 の constant プ ラ ズ マ environment, special に photoelectron の space distribution を big き く variations change さ せ る こ と が わ か っ た. When し か し fluctuations, trusted の ア ン テ ナ features と し て は, be working long · イ ン ピ ー ダ ン ス と も に written agency の 顕 な affect the は see ら れ な か っ た. Party で, most の conductor element か ら constitute さ れ る パ ッ ク type ア ン テ ナ で は, apex の セ ン サ ー の conductor elements outside か ら の release photoelectron に よ る, ア ン テ ナ イ ン ピ ー ダ ン ス features - turn out が さ れ た. の above results か ら, this computer be 験 gimmick が complex 雑 な photoelectron environment で の ア ン テ ナ features of quantitative evaluation of 価 に お い て powerful で あ る と と も に, the numerical ツ ー ル と し て ガ ー ド electrode や バ イ ア ス the optimal design of current loop の に も contribution may で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Numerical Analysis on Electric Field Antennas in Space Plasma Environment via Electromagnetic Particle-ln-Cell Simulation

通过电磁粒子胞内模拟对空间等离子体环境中的电场天线进行数值分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Miyake;Y.
• 通讯作者: Y.

Particle-In-Cell Simulation on the Effective Length of a Receiving Antenna in Space Plasma Environment

空间等离子体环境中接收天线有效长度的粒内模拟

• 发表时间: 2008
• 作者: Miyake;Y.
• 通讯作者: Y.

Particle-In-Cell Simulation on the Characteristics of a Receiving Antenna in Space Plasma Environment

空间等离子体环境中接收天线特性的粒内模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: AIP Conference Proceedings 1084
• 作者: Miyake;Y.
• 通讯作者: Y.

Analysis of Photoelectron Effect on the Antenna Impedance via Particle-ln-Cell Simulation

通过粒子在细胞模拟分析光电子对天线阻抗的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Radio Science (submitted)
• 作者: Miyake;Y.
• 通讯作者: Y.

Analysis of Receiving Antenna Characteristics in Space Plasma Environment via Particle-In-Cell Simulation

通过粒子内模拟分析空间等离子体环境中的接收天线特性

• 发表时间: 2008
• 作者: Miyake;Y.
• 通讯作者: Y.