[科普中国]-等离子体尾流

简介

等离子体是一种电离化了的气体,是由大量的电子、离子和未电离的中性粒子混合在一起。

空间等离子体与航天器相互作用既包括环境对航天器的影响,同时也包括航天器在空间环境中运行所引起的环境扰动。当低轨道(LEO)航天器在相对稠密的电离层等离子体中运行时,因航天器速度V:远高于等离子体的离子热运动速度V；使航天器后边出现一个密度放空与减低区,该区通称尾流1。

意义尾流的存在不仅仅对正确地实施本地环境探测有重要意义,而且对航夭器的充电研究,特别是航天员出舱活动时在尾流中的充电有特别重大意义。

产生再入体进入大气层时的速度一般都在7公里/秒左右。因此,在再入体前面形成一个相当强的弓形冲击波,波后面的气体温度高达8000K以上。高温空气与再入体表面摩擦,使得再入体表面附近的气体的温度继续升高。由于高温,空气分子被激发、离解,原子、分子电离,它们之间会发生复杂的化学反应;又由于高温,再入体会被烧蚀,其产物也要参与上述的复杂化学过程。

因此,返回舱周围的等离子鞘是由以下三方面原因形成的:

(1)超音速返回舱所引起的压缩震动波产生的热电离;

(2)返回舱界面的摩擦作用所产生的热电离;

(3)融蚀蒸发物质的化学电离。

再入模型前方为球形，后部是一尾流,由于内尾流要向外扩散,就形成强度比较弱的尾激波。高度降低时,雷诺数增大,气流由层流变为湍流。尾流由层流转披为湍流后,由于内尾流的高温气体强烈脉动、内尾流和低温外尾流的混合过程以及尾流宽度迅速的增长率,会对光电特性产生显著影响2。