固体火箭喷焰的尘埃等离子体非相干散射研究

航天飞机通过电离层时,喷焰提供了相较于周围等离子体的高速中性气体,与背景电离层中的O^(+)离子交换电荷,产生环形离子分布(也称Bump-on-tail分布),这将对非相干散射雷达(incoherent scattering radar,ISR)谱产生显著影响.基于尘埃等离子体非相干散射理论,建立了固体火箭喷焰早期离子Bump-on-tail分布的非相干散射模型,模拟并分析了尘埃掺杂和分布函数对非相干散射谱的影响,进而对其响应机制进行了解释.结果表明,尘埃组分的引入增强了离子谱,分布函数对离子谱线的影响则与生成等离子体的谐振频率有着密切关系.该研究对于理解自然等离子体和人工等离子体的物理性质都具有重要意义.

空间尘埃等离子体对量子卫星通信性能的影响

为了研究尘埃等离子体中带电尘埃的粒子半径、粒子浓度和带电荷数对量子通信性能的影响,首先根据Mie散射理论得到单个带电尘埃粒子的光散射截面;然后通过粒子浓度求出总的消光截面,得出链路衰减的数学模型,提出了带电粒子特性与量子纠缠度的关系;针对退极化信道,当单个尘埃粒子所吸附带电粒子的个数为50时,给出了尘埃粒子半径、粒子浓度与信道容量和量子误码率的定量关系.仿真结果表明,当量子信号的传输距离为10km时,尘埃粒子浓度从1×10^(10) m^(-3)增加到10×10^(10) m^(-3),信道容量从0.6726降低到0.1075;尘埃粒子半径从0.1μm增加到10μm时,量子误码率由1.334×10^(-3)增加到5.309×10^(-3).由此可见,尘埃等离子体中带电尘埃粒子的半径和浓度对量子卫星通信性能有显著的影响.因此,为确保量子通信的可靠性,应根据所探测到的等离子体环境的状况,调整卫星通信系统的各项指标参数.