Solar energetic ions are a known hazard to both spacecraft electronics and to manned space flights in interplanetary space missions that extend over a long period of time. A dipole-like magnetic field and a plasma source, forming a mini-magnetosphere, are being tested in the laboratory as means of protection against such hazards. We investigate, via particle-in-cell hybrid simulations, using kinetic ions and fluid electrons, the characteristics of the mini-magnetospheres. Our results, for parameters identical to the experimental conditions, reveal the formation of a mini-magnetosphere, whose features are scanned with respect to the plasma density, the plasma flow velocity and the intensity of the dipole field. Comparisons with a simplified theoretical model reveal a good qualitative agreement and excellent quantitative agreement for higher plasma dynamic pressures and lower B-fields.
太陽高エネルギーイオンは、長期間に及ぶ惑星間宇宙ミッションにおいて、宇宙機の電子機器と有人飛行の両方にとって既知の危険要因である。双極子様磁場とプラズマ源から構成されるミニ磁気圏が、そのような危険に対する防護手段として実験室で試験されている。我々は、運動論的イオンと流体電子を用いたパーティクル・イン・セル混成シミュレーションにより、ミニ磁気圏の特性を調査した。実験条件と同一のパラメータに対する我々の結果は、ミニ磁気圏の形成を示しており、その特徴はプラズマ密度、プラズマ流速、および磁場強度に関して走査された。簡略化理論との比較により、高いプラズマ動圧および低いB磁場領域において、良好な定性的一致と優れた定量的一致が明らかになった。