太阳轨道飞行器射电与等离子体波仪器的首次尘埃测量

尘埃颗粒对航天器的撞击已知会在电天线端子记录到的电压波形中产生典型的脉冲信号。此类信号由太阳轨道飞行器（Solar Orbiter）上的射电与等离子体波（RPW）仪器的时域采样器（TDS）系统常规探测到。我们研究了RPW在行星际尘埃研究方面的能力，并给出了该仪器记录的尘埃撞击的首次分析。我们讨论了先前发展的尘埃撞击航天器后电压脉冲产生的模型，并给出太阳轨道飞行器RPW作为尘埃探测器的相关技术参数。随后我们给出RPW/TDS从2020年4月20日至2021年2月27日在0.5 AU至1 AU之间记录的尘埃撞击的统计分析。研究表明，所研究的尘埃群体呈现远离太阳的径向速度分量，其量级可粗略估计为 $v_{r, dust} \simeq 50$ km.$s^{-1}$。这与撞击通量由 $\beta$-流星体主导相一致。我们估计这些颗粒在1 AU处的累积通量约为 $F_\beta \simeq 8\times 10^{-5}$ m$^{-2}$s$^{-1}$（对应半径 $r \gtrsim 100$ nm的粒子）。撞击体累积质量通量的幂律指数 $\delta$ 通过两种不同方法评估（电压脉冲的直接观测与撞击率对撞击速度依赖性的间接效应）。两种方法均给出结果 $\delta \simeq 0.3-0.4$。太阳轨道飞行器RPW被证明是适用于行星际尘埃研究的仪器。这些首批结果对任务的延续颇具前景，特别是对黄道面外尘埃云的现场研究，太阳轨道飞行器将成为首个探测该区域的航天器。