Because of the anticipated use of high-voltage power sources on future space platforms, there is an increased interest in elucidating the phenomena associated with the interactions of a high-voltage conductor and the ionospheric plasma at low-Earth-orbit altitudes. Currently there are ongoing rocket, laboratory and modelling programs, and an electrodynamic tether will be flown on the Space Shuttle. All of these programs involve the current collection characteristics of high-voltage spheres embedded in both magnetized and nonmagnetized thermal plasmas. In support of these efforts, the authors have solved the time-dependent nonlinear fluid equations for ions and electrons and the Poisson equation in order to study the response of a nonmagnetized plasma to 'negative' high-voltage spheres. Simulations were conducted for a range of voltages (-10 to -10000 V) and for plasma densities from 104 to 106 cm-3. The temporal evolution of the plasma was followed all the way to the steady state. In all simulations, there were certain qualitative similarities in the plasma response.
将来の宇宙プラットフォームにおける高電圧電源の使用が見込まれるため、低軌道高度における高電圧導体と電離圏プラズマとの相互作用に関連する現象の解明への関心が高まっている。現在、ロケット、実験室、およびモデリングのプログラムが進行中であり、また、電動力テザーがスペースシャトルで飛行される予定である。これらのプログラムはすべて、磁化された熱プラズマと非磁化された熱プラズマの両方に埋め込まれた高電圧球体の電流収集特性に関係している。これらの取り組みを支援するために、著者らは、非磁化プラズマの「負の」高電圧球体に対する応答を研究するため、イオンと電子に対する時間依存の非線形流体方程式とポアソン方程式を解いた。シミュレーションは、電圧範囲（-10～-10000 V）およびプラズマ密度（10^4～10^6 cm^-3）に対して実施された。プラズマの時間的進化は、定常状態に達するまで追跡された。すべてのシミュレーションにおいて、プラズマ応答には特定の定性的な類似性が見られた。