1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Космические исследования
  4. T. 61, № 3, 2023

Космические исследования, 2023, T. 61, № 3, стр. 202-214

Оценка плотности электронов в ближней 3–4RE магнитосфере на основе измерения потенциала спутника Интербол-2

Н. Ф. Смирнова 1, *, Г. Станев 2, **

1 Институт космических исследований РАН
Москва, Россия

2 Институт космических исследований и технологий БАН
София, Болгария

* E-mail: nsmirnova@romance.iki.rssi.ru
** E-mail: gstanev@space.bas.bg

Поступила в редакцию 01.03.2022
После доработки 05.05.2022
Принята к публикации 26.07.2022

Аннотация

Предлагается новый метод определения плотности электронов в разреженной плазме, основанный на одновременных измерениях потенциала спутника Интербол-2 зондовыми приборами ИЭСП-2 (измеритель электрического поля) и КМ-7 (датчик электронной температуры). Это позволяет оценить плотность фотоэлектронного тока на основе процедуры, предложенной ранее авторами этой работы. Электронная концентрация определялась только для положительного потенциала космического аппарата. Составлялись уравнения баланса для спутника и зонда между токами электронов окружающей плазмы и фотоэлектронов, эмитированных освещённой поверхностью. В магнитосфере для приведения потенциала зонда к потенциалу окружающей плазмы в зонд направляется ток смещения, который учитывался в уравнении баланса токов для зонда. При расчeтах использовалось значение энергии электронов kTe = 1 эВ. Анализировались данные с ~350 орбит в авроральной зоне магнитосферы на высотах 2–3RE с октября 1996 по март 1998 г. в период низкой солнечной активности в начале 23-го цикла. Приводятся примеры рассчитанной плотности электронов, которая находится в пределах 1–30 см–3.

Список литературы

  1. Pedersen A. Solar wind and magnetosphere plasma diagnostics by spacecraft electrostatic potential measurements // Annales Geophysicae. 1995. V. 13. P. 118–129.

  2. Escoubet C.P., Pedersen A., Schmidt R. et al. Density in the magnetosphere inferred from ISEE-1 spacecraft potential // J. Geophysical Research. 1997. V. 102. Iss. A8. P. 17595–17609. https://doi.org/10.1029/97JA00290

  3. Smirnova N.F., Stanev G. Determination of the photoelectron current density based on comparison between IESP-2 and KM-7 probe measurements of the Interball-2 satellite // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. V. 49. Iss. 8. P. 1204–1207.

  4. Bodnar L., Bouabdellah A., Perraut S. et al. INTERBALL (revised technical characteristics of the IESP experiment). Unpublished manuscript. 2001.

  5. Perraut S., Roux A., Darrouzet F. et al. ULF wave measurements onboard the Interball Auroral probe // Annales Geophysicae. 1998. V. 16. Iss. 9. P. 1105–1116.

  6. Stanev G.A., Petrunova M.N., Teodosiev D.K. et al. An Instrument for DC and AC electric and magnetic fields measurements aboard INTERCOSMOS Bulgaria 1300 Satellite // Advances in Space Research. 1983. V. 2. P. 43–47.

  7. Теодосиев Д., Станев Г., Галев Г. и др. Сферические зонды для измерения электрических полей на спутнике Интербол-2 в приборе ИЭСП-2М // Космич. исслед. 2000. Т. 38. № 6. С. 614–618 (Cosmic Research. P. 574–578).

  8. Afonin V., Smilauer J. Experiment KM-7 thermal plasma measurements in plasmasphere. INTERBALL: mission and payload. CNES-IKI-RSA. Toulouse, 1995. P. 309–312.

  9. Kremnev R.S., Smirnov A.I., Gorkin S.S. Brief description of PROGNOZ-M2 spacecraft in the INTERBALL Project. INTERBALL: mission and payload. CNES-IKI-RSA. Toulouse. 1995. P. 76–80.

  10. Безруких В.В., Бородкова Н.Л., Климов С.И. и др. Вариации потенциала космического аппарата на высокоэллиптичных орбитах // Космонавтика и ракетостроение. 2003. Т. 30. № 1. С. 109–115.

  11. Торкар К., Джезенски Г., Веселов М.В. и др. Измерение электрического потенциала спутника Интербол-2 относительно плазмы и основанное на нем определение концентрации электронов // Космич. исслед. 1999. Т. 37. № 6. С. 644–653 (Cosmic Research. 1999. V. 37. № 6. P. 606–614).

  12. Feuerbacher B., Fitton B. Experimental investigation of photoemission from satellite surface materials // J. Applied Physics. 1972. V. 43. Iss. 4. P. 1563–1571. https://doi.org/10.1063/1.1661362

  13. Grard J. Properties of the satellite photoelectron sheath derived from photoemission laboratory measurements // J. Geophysical Research. 1973. V. 78. Iss. 16. P. 2885–2906. https://doi.org/10.1029/JA078i016p02885

  14. Pedersen A., Cattell C.A., Flthammar C.-G. et al. Quasistatic electric field measurements with spherical double probes on the GEOS and ISEE satellites // Space Science Reviews. 1984. V. 37. P. 269–312.

  15. Schmidt R., Pedersen A. Long-term behavior of photo-electron emission from the electric field double probe sensors on GEOS-2 // Planetary and Space Science. 1987. V. 35. Iss. 1. P. 61–70. https://doi.org/10.1016/0032-0633(87)90145-0

  16. Pedersen A., Lybekk B., Andre M. et al. Electron density estimations derived from spacecraft potential measurements on Cluster in tenuous plasma regions // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. Art. № A07S33. https://doi.org/10.1029/2007JA012636

  17. Смирнова Н.Ф., Станев Г., Мулярчик Т.М. Исследование фотоэмиссии на спутнике ИНТЕРБОЛ-2 в магнитосфере при низкой солнечной активности // Физика Солнца и околоземного космического пространства: тр. Всероссийской конф. по солнечно-земной физике, посвященной 100-летию со дня рождения чл.-корр. РАН В.Е. Степанова. Иркутск, 16–21 сент. 2013. Иркутск: изд-во ИСЗФ СО РАН, 2013. С. 203–205.

  18. Kletzing C.A., Mozer F.S., Torbert R.B. Electron temperature and density at high latitude // J. Geophysical Research. 1998. V. 103. Iss. A7. P. 14837–14845.

  19. Lybekk B., Pedersen A., Haaland S. et al. Solar cycle variations of the Cluster spacecraft potential and its use for electron density estimations // J. Geophysical Research. 2012. V. 117. Art. № A01217. https://doi.org/10.1029/2011JA016969.8

  20. Химмельблау Д. Эффективные методы одномерного поиска // Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. С. 50–58.

  21. Mozer F.S., Cattell C.A., Temerin M. et al. The dc and ac electric field, plasma density, plasma temperature, and field-aligned current experiments on the S3-3 satellite // J. Geophysical Research. 1979. V. 84. Iss. A10. P. 5875–5874. https://doi.org/10.1029/JA084iA10p05875

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Космические исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал