Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2103.06041

帮助 | 高级搜索

物理学 > 空间物理

arXiv:2103.06041 (physics)
[提交于 2021年3月10日 ]

标题: 卡西尼飞船在大结局期间与土星电离层相互作用的粒子模拟

标题: Particle-In-Cell Simulations of the Cassini Spacecraft's Interaction with Saturn's Ionosphere during the Grand Finale

Authors:Zeqi Zhang, Ravindra T. Desai, Yohei Miyake, Hideyuki Usui, Oleg Shebanits
摘要: 卡西尼号任务末期“大结局”阶段观察到一个令人惊讶且出乎意料的现象:飞船在土星电离层中被充电至正电势。在此过程中,电离层等离子体中的自由电子耗尽,而带负电的离子和尘埃积累,占到了总负电荷密度的95%以上。 为了进一步理解飞船与等离子体的相互作用,我们对一个模拟的卡西尼号飞船模型进行了三维粒子-in-cell(PIC)研究,该模型沉浸在类似于土星电离层的等离子体环境中。 模拟结果显示了复杂的相互作用特征,例如电子翼以及包含飞船尺度涡旋的高度结构化的尾迹。 结果表明,大量负离子浓度与较大的负离子质量比至正离子质量比结合,能够驱动飞船达到观测到的正电势。尽管存在高程度的电子耗尽,但发现电子特性与磁场方向一起作为控制飞船电势的重要因素,磁场方向诱导了一个横跨卡西尼不对称结构体的电势梯度。 本研究揭示了卡西尼号在“大结局”阶段经历的整体飞船相互作用,以及这种相互作用如何受到意外出现的负离子和尘埃群体的影响。
摘要: A surprising and unexpected phenomenon observed during Cassini's Grand Finale was the spacecraft charging to positive potentials in Saturn's ionosphere. Here, the ionospheric plasma was depleted of free electrons with negatively charged ions and dust accumulating up to over 95 % of the negative charge density. To further understand the spacecraft-plasma interaction, we perform a three dimensional Particle-In-Cell study of a model Cassini spacecraft immersed in plasma representative of Saturn's ionosphere. The simulations reveal complex interaction features such as electron wings and a highly structured wake containing spacecraft-scale vortices. The results show how a large negative ion concentration combined with a large negative to positive ion mass ratio is able to drive the spacecraft to the observed positive potentials. Despite the high electron depletions, the electron properties are found as a significant controlling factor for the spacecraft potential together with the magnetic field orientation which induces a potential gradient directed across Cassini's asymmetric body. This study reveals the global spacecraft interaction experienced by Cassini during the Grand Finale and how this is influenced by the unexpected negative ion and dust populations.
评论: 16页,7幅图,1张表格,皇家天文学会月刊主刊:2021年3月8日接受发表。2021年3月5日收到;最初形式2021年1月22日。
主题: 空间物理 (physics.space-ph) ; 地球与行星天体物理学 (astro-ph.EP); 天体物理学的仪器与方法 (astro-ph.IM); 等离子体物理 (physics.plasm-ph)
引用方式: arXiv:2103.06041 [physics.space-ph]
  (或者 arXiv:2103.06041v1 [physics.space-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2103.06041
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab750
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Ravindra Desai [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2021 年 3 月 10 日 13:21:38 UTC (14,478 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
physics.space-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2021-03
切换浏览方式为:
astro-ph
astro-ph.EP
astro-ph.IM
physics
physics.plasm-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号