面向空间应用的旋转磁帆数值模拟
应用物理
2023-05-09 v1 空间物理
摘要
磁帆是一种空间推进系统，它利用太阳风粒子与航天器线圈产生的人工偶极磁场之间的相互作用产生推力，无需额外等离子体或推进剂。为减小帆的尺寸同时提高捕获太阳风的效率，提出了一种具有初始转速的新型旋转磁帆。本研究采用三维单组分粒子数值模拟评估旋转磁帆的推力特性、姿态和尺寸设计因素。结果表明，转速增加显著增大旋转磁帆的推力。当帆的磁矩平行于粒子速度方向时推力最为显著。研究还发现，旋转磁帆的应用潜力在具有高密度和低速空间等离子体环境的轨道中最大。这表明，在低地球轨道（LEO）400 km 高度运行、磁矩（Mm）为 10^3-10^4 Am^2 的旋转磁帆，可达到与在 1 AU（天文单位）运行、磁矩为 10^7-10^8 Am^2 的旋转磁帆相当的推力水平。
引用
@article{arxiv.2305.04212,
title = {Numerical simulation of a rotating magnetic sail for space applications},
author = {Mingwei Xu and Ronghui Quan and Yunjia Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.04212},
year = {2023}
}
备注
15 pages,14 figures, under review