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空间传输损耗及优化策略

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:由图5-2 不难看出,由于空间等离子体和气体相当稀薄[8-9],束流在空间传输时由电离和韧致辐射产生的能量损耗几乎可以忽略不计,在即使1 000 km量级的距离上也基本没有损耗。这一特性使空间束流传输可以近似看作不存在碰撞、电离等损耗,为了简化计算,常常看作真空。图5-2电子束在不同轨道时归因于电离和韧致辐射的能量损耗速度

空间传输损耗及优化策略

地球轨道空间中有着极稀薄的等离子体和气体环境,在考虑束流传输时首先需要讨论其传输损耗,损耗的主要形式为电离和辐射。通过传输损耗分析确定碰撞损耗和韧致损耗的比重,可以为空间传输可行性提供初步的论证,并且可以作为简化模型的依据。由Bethe 公式和韧致辐射公式[6-7]不难计算出束流的传输损耗,如图5-2 所示,其中图5-2(a)所示为低轨道情况,此时考虑背景离子主要为氧离子,电荷密度取值为1012 m-3;图5-2(b)所示为同步轨道情况,假定背景离子主要为氢离子,电荷密度取值为107 m-3

由图5-2 不难看出,由于空间等离子体和气体相当稀薄[8-9],束流在空间传输时由电离和韧致辐射产生的能量损耗几乎可以忽略不计,在即使1 000 km量级的距离上也基本没有损耗。这一特性使空间束流传输可以近似看作不存在碰撞、电离等损耗,为了简化计算,常常看作真空。近几十年大量的研究都是基于真空环境来讨论粒子束空间传输的,这一近似在束流密度远大于背景等离子体密度时误差很小,但是在弱电流空间传输时,真空近似的误差开始变得不可忽略,这一点在后面会详细讨论。(www.xing528.com)

图5-2 电子束在不同轨道时归因于电离和韧致辐射的能量损耗速度

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