Электрический зонд давно используется в качестве основного средства диагностики электрофизических характеристик плазменных образований. Изучение этих характеристик становится все более актуальным в связи с возрастающей необходимостью исследования плазменных образований, окружающих космический аппарат на траектории спуска, для решения проблемы обеспечения непрерывной радиосвязи со
спускаемыми космическими аппаратами, так как в этом случае нарушение радиосвязи вызывается наличием слоя плазмы, закрывающей
антенны, на которые работают бортовые радиосистемы.
1. ЗОНДЫ ПРОВОДИМОСТИ
1.1. Классический метод зондовой диагностики
В настоящее время разработаны или интенсивно разрабатываются
методы диагностики плазменной оболочки, окружающей гиперзвуковой
летательный аппарат (ГЛА) в полете. Часть из них представляет собой
модификацию методов, используемых для диагностики лабораторной
плазмы. Следует отметить, что ни один из современных методов диагностики не обеспечивает измерения всех необходимых параметров полетной плазмы в широком диапазоне изменений концентрации электронов и удельных тепловых потоков. Из всех существующих на сегодняшний день методов диагностики прибортовой плазмы аппаратурно реализованы и применяются практически только два радиометрический
и зондовый.
Метод электрических зондов, предложенный впервые Ленгмюром и
Мотт-Смитом в классической работе [1] более 50 лет назад, до сих пор
является одним из основных способов определения параметров низкотемпературной плазмы. Электрические зонды оказались полезными и
для диагностики прибортовой плазмы на спускаемых космических аппаратах [25]. Относительная простота техники зондовых измерений
делает этот метод более предпочтительным по сравнению с другими
известными методами диагностики (СВЧ-методы, оптические).
Метод электрических зондов сохраняет свое значение благодаря тому
важному принципиальному преимуществу практически перед всеми
другими видами диагностики, что он, несмотря на вносимые по сравнению с бесконтактными способами измерения возмущения, дает возможность определять локальные параметры плазмы.
Зондовый метод позволяет определять электронную температуру в
пределах от 0,1 до 1000 эВ и электронные концентрации в пределах от
106 до 1016 см3 [6].
В статьях [7, 8] описаны летные эксперименты, в которых диагностика прибортовой плазмы осуществляется с помощью электрических зондов (проект “RAM” и проект “Трейблайзер-II”). Отмечается, что при
существующей теории электрических зондов и их конструкциях (выступающие, не выступающие) применение их ограничено, начиная с высот
примерно 50 км и ниже, где условия в плазменном слое являются самыми тяжелыми. Однако совершенствование теории, а также