Исследование плазменно-пылевых кристаллов и жидкостей
в условиях микрогравитации на РС МКС

(Плазменный кристалл), 30 исследований

Постановщик(-и):

, академик РАН, ОИВТ РАН, г. Москва


    Снаряд-ПК; МКС 23/24

Область исследования Физика плазмы        

В целом эксперимент «Плазменный Кристалл» включает в себя 30 исследований.

Эксперимент выполняется в рамках международного сотрудничества с Немецким космическим агентством (ДЛР), обществом М. Планка (Институт внеземной физики, Германия) и Европейским космическим агентством (ЕКА).

Снаряд-ПК

Целью космического исследования «Снаряд-ПК» является исследование взаимодействия сильно заряженной пылевой частицы с пылевым кристаллом.

Использование результатов эксперимента на Земле

Эксперимент имеет большое значение для фундаментальной науки, поскольку в условиях микрогравитации открываются возможности обнаружения совершенно новых эффектов в плазме с заряженными твердыми макрочастицами.

Результаты

С помощью установки ПК-3 Плюс на борту МКС были детально исследованы траектории мелких частиц, а также разработана теория их движения, основанная на гидродинамическом приближении.

Фотография облака пылевых частиц, полученная камерой высокого разрешения с полем обзора 35,7х26,0 мм. Короткий трек показывает движение крупной частицы.

Сравнение траекторий частиц, рассчитанных на основе классического решения с полученными из эксперимента, показывает, что движение пылевых частиц соответствует случаю невязкого обтекания ими сферической ячейки Вигнера–Зейтца вокруг крупной частицы (см. фотографии), при котором, как известно, не происходит передачи момента импульса между средой и обтекаемым телом. Это обстоятельство и объясняет эффект исчезновения силы торможения со стороны пылевого кристалла.

Кадры, на которых зарегистрированы положения крупной и пылевых частиц (негативное изображение). Интервал между отдельными кадрами составляет 0,1 с (а) и 0,02 с (б); движению крупной частицы от войда к верхней части камеры соответствует расположение кадров снизу вверх; (в) наложение 12 кадров с интервалом 0,02 с.

Также установлено, что гидродинамическое приближение оказывается адекватным для описания коллективных движений в пылевой плазме даже на очень малых масштабах порядка нескольких межчастичных расстояний.

Публикации

D. I. Zhukhovitskii, V. E. Fortov, V. I. Molotkov, A. M. Lipaev, V. N. Naumkin, H. M. Thomas, A. V. Ivlev, M. Schwabe and G. E. Morfill, Nonviscous motion of a slow particle in a dust crystal under microgravity conditions, Physical Review E 86 (1), 016401 (2012).