Концентрация электронов является одной из основных характеристик низкотемпературной плазмы, образующейся в окрестности сильной ударной волны (УВ), которая движется перед головной частью спускаемого космического аппарата.

"С одной стороны, электроны играют решающую роль в процессах возбуждения и ионизации частиц газа, что в свою очередь определяет интенсивность неравновесного излучения газа в широком диапазоне спектра и, соответственно, уровень радиационных тепловых потоков к поверхности спускаемого аппарата. С другой стороны, наличие заметной степени ионизации газа влияет на распространение радиоволн, что может вызвать проблемы со связью в атмосфере Земли", - объясняет заведующий лабораторией кинетических процессов в газах Левашов В. Ю.

На экспериментальном комплексе «Ударная труба» НИИ механики МГУ была проведена серия зондовых измерений по определению концентрации электронов в газе перед фронтом сильной ударной. Одновременно фиксировался световой поток из области ударно нагретого газа, который позволил вычислить концентрацию электронов за ударной волной с помощью спектроскопического метода. Эксперименты выполнялись в воздухе, кислороде и азоте при скоростях ударной волны от 8.3 до 11.3 км/с и начальном давлении в камере низкого давления 0.25 Торр.

Получены зависимости концентрации электронов от скорости ударной волны и расстояния от точки наблюдения до ударной волны. Спектроскопические измерения позволили определить зависимость концентрации электронов от состава газовой среды. 

Работа сделана по результатам статьи: M. A. Kotov, P. V. Kozlov, G. Ya Gerasimov, V. Yu Levashov, K. Yu Osipenko, N. G. Bykova, and I. E. Zabelinsky. Precursor electrons formation before strong shock wave. Acta Astronautica, 217:130–138, 2024. 

DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.01.035