空间等离子体云精细化仿真及传播特性研究

在电离层中释放钐(Sm)等活泼金属气体,通过光致电离或化学电离,能够人工生成空间等离子体云,以其作为散射体,可开展超短波超视距通信和探测研究。本文开展了电离层Sm释放的精细化效应仿真研究,考虑了热层风场、地磁场、Sm释放速度和流量、运载器飞行速度等参量对Sm在电离层中扩散过程的影响。同时,采用射线追踪方法,研究了空间等离子体云的电波传播特性。结果表明释放参数和环境参数对等离子体云的形态和演化过程具有重要影响,等离子云在不同剖面形态各异,沿地磁场方向及风场方向出现明显拉伸,进一步对等离子体云的传播效应产生影响,导致电波在等离子体云不同剖面传播特性出现差异。

用于空间试验的金属物质气化方法

通过向电离层空间释放金属物质,形成高密度的等离子体云团,实现对电磁波反射与散射的方法,对于改善通信效果具有重要作用,是当前应急通信研究热点之一。根据气态形式释放金属才能充分与电离层相互作用生成电子密度增强区的原理,针对以往采用碱金属和碱土金属作为释放物,产生电子密度增强的机制主要是光致电离所带来的不足(白天效果明显,夜间效果较差),选用镧系金属作为新的释放物,并以镧系金属钐为例,建立了钛硼与钛碳两种自蔓延燃烧合成反应加热气化金属钐的理论模型。通过理论计算,确定了两种自蔓延合成反应体系加热气化金属钐的净放热量以及加热气化金属钐的最大效率。针对理论研究结果,对两种反应体系加热气化金属钐的方案开展试验研究,验证了理论分析的正确性,摆脱了电子密度增强主要依赖光致电离的缺点,提供了一种全天候释放电子密度的方法。