超並列計算機を使ったISSA用リアルタイム宇宙電磁環境シミュレータに関する研究

大规模并行计算机ISSA实时空间电磁环境模拟器研究

基本信息

批准号：
08751058
负责人：
蔡東生
金额：
$ 0.64万
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

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遥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,飛翔体と同期して動こうとする.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る初期化コードを完成させた.さらにこの初期化コードを使って二次元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.

自由是日本，美国，欧洲和美国之间的合资企业，计划于1998年运作。自由，这将使人类空间半漫长地将新的新实验室送给人类，应该提供比过去的空间爱相比提供更高质量的实验数据。但是，与此同时，我们必须正确理解太空站对地球磁层和电离层的影响，以及空间站所遭受的电磁效应。这项研究的目的是通过粒子模拟阐明带电空间项目与空间等离子体之间的干扰现象。在这项研究中，我们构建了一个仿真模型，重点是电动空间弹丸如何从空间等离子体中获得返回电流，尤其是当从内部泄漏的外流变成大型人工等离子体源时。该模型使用保护规范动量的定律来创造一维效应。在平衡中通过分析确定了外部的行为。该分析表明，Outgass是一种血浆束，由于与空间等离子体的电荷交换，它在释放到太空后立即与航天器同步移动。该光束同时在垂直于行进方向的方向上创建一个极化的电场，并试图与弹丸同步移动。极化后，通过不稳定性分析和一维模拟，光束在一维稳定。此外，使用此一维模型，完成了初始化代码以启动二维粒子模拟。此外，该初始化代码用于启动二维粒子模拟，并确认由于开尔文 - 赫尔姆霍尔茨不稳定而发生光束减速。它还揭示了这些等离子体围绕弹丸围绕着相当长的时间，并且与弹丸的充电现象密切相关。这些结果表明结果是：它已提交给学术期刊，例如《合理物理学杂志》和其他学术期刊。