基于随机粒子方法的极低轨道太空平台充电仿真
空间物理
2025-08-22 v1
摘要
极低轨道（VLEO）卫星寿命的一个限制因素是残余大气 drag。本文聚焦于其中的一个组成部分，即来自带电粒子的离子层 drag，已被观察到影响卫星的整体气动特性。我们采用随机粒子方法——粒子-in-Cell（PIC）方法对太空平台充电过程进行建模，允许将电子视为玻尔兹曼流体，从而在保留充电物理精度的同时减少计算时间。研究的一部分涉及检查非平衡分布函数，具体为Kappa分布，这种分布常用于描述太空等离子体。已证明此类分布会显著影响太空平台充电，从而增强VLEO卫星使用的混合模型所导致的离子层 drag。值得注意的是，离子层 drag 可能仅占总 drag（由中性大气气体引起）的一小部分。
引用
@article{arxiv.2508.15405,
title = {Simulation of Space Platform Charging in Very Low Earth Orbit Using Stochastic Particle Methods},
author = {J. Skacel and P. Parodi and G. Gangemi and F. Bariselli and Z. Bonaventura and T. Magin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.15405},
year = {2025}
}