ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2026. №1

УДК: 533.95:629.782

ОПРЕДЕЛЕНИЕ потерь энергии радиоволн
в ПЛАЗМе УДАРНОГО СЛОЯ ВБЛИЗИ КРИТИЧЕСКОЙ ТОЧКИ
СПУСКАЕМОГО АППАРАТА

М.Е. Замарин, А.Р. Мурлага

Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. академика А.И. Берга
107078, Москва, ул. Новая Басманная, 20, корп. 9

Статья поступила в редакцию 4 сентября 2025 г.

Аннотация. В плотных слоях атмосферы на высотах ниже 80 км наблюдаются проблемы с радиосвязью со спускаемым аппаратом, движущимся с гиперзвуковой скоростью, из-за возникновения вокруг него плазменной оболочки. Цель статьи – количественная оценка величины потерь энергии радиоволны при прохождении сквозь плазму ударного слоя. При проведении оценки приняты следующие исходные положения и допущения: радиоволна распространяется в двухслойной среде «плазма ударного слоя – свободное пространство» с резкой границей раздела, потери энергии радиоволны складываются из затухания в плазме и отражения от границы раздела; потери энергии радиоволны определяются в направлении строительной оси спускаемого аппарата; плазма ударного слоя является однородной и изотропной; к движению заряженных частиц применима классическая теория; внешнее магнитное поле в плазме ударного слоя отсутствует; электронный газ является невырожденным; плазма ударного слоя находится в состоянии термодинамического равновесия; спускаемый аппарат имеет носовое притупление сферической формы. В результате расчета коэффициента отражения радиоволны от границы раздела «плазма ударного слоя – свободное пространство» показано, что в большинстве рассматриваемых случаев на высотах больше 60 км отражение радиоволн от границы раздела «плазма ударного слоя – свободное пространство» не будет критичным для обеспечения устойчивой радиосвязи со спускаемым аппаратом. При проектировании обтекателя спускаемого аппарата радиус его носового притупления следует выбирать меньше 10 см, что для высот больше 60 км обеспечит толщину ударного слоя порядка расстояния, на котором амплитуда волны изменяется в e раз, и затухание связного сигнала не будет критичным для обеспечения устойчивой радиосвязи со спускаемым аппаратом. Следовательно, в диапазоне высот 80-60 км при радиусе носового притупления обтекателя спускаемого аппарата меньше 10 см и излучении радиоволн в направлении строительной оси спускаемого аппарата в большинстве рассматриваемых случаев может быть обеспечена устойчивая одно- или двусторонняя радиосвязь со спускаемым аппаратом.

Ключевые слова: плазма, ударный слой, спускаемый аппарат, потери в плазме, радиосвязь

Автор для переписки: Мурлага Алексей Ростиславович, myrlaga_olga@mail.ru

Литература

1. Giangaspero V. F. et al. 3D ray tracing solver for communication blackout analysis in atmospheric entry missions //Computer Physics Communications. – 2023. – Т. 286. – С. 108663.

2. Tran P., Paulat J. C., Boukhobza P. Re-entry flight experiments lessons learned—the atmospheric reentry demonstrator ARD //Flight Experiments for Hypersonic Vehicle Development. – 2007. – Т. 10. – С. 10-46.

3. Bendoukha S. A. et al. A study of radio frequency blackout for space probe during atmospheric reentry phase //International Journal of Research-Granthaalayah. – 2017. – Т. 5. – №. 3. – С. 1-15.

4. Savino R. et al. Plasma-radiofrequency interactions around atmospheric re-entry vehicles: modelling and arc-jet simulation //Open Aerospace Engineering Journal. – 2010. – Т. 3. – №. 1. – С. 76-85.

5. Lehnert R., Rosenbaum B. Plasma effects on Apollo re-entry communication //Publications. – 1965. – Т. 2. – С. 412.

6. Безменов А. Е., Алексашенко В. А. Радиофизические и газодинамические проблемы прохождения атмосферы //М.: Машиностроение. – 1982.

7. Morabito D. D. The spacecraft communications blackout problem encountered during passage or entry of planetary atmospheres //IPN Progress Report. – 2002. – С. 42-150.

8. Мурлага А.Р. Определение электрофизических свойств плазмы ударного слоя вблизи критической точки спускаемого аппарата. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.9.9.

9. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Справочник по физике //Для инженеров и студентов вузов/М., Издательство “Наука”, издание третье. – 1965.

10. Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. – 1960.

11. Мартин Дж. Вход в атмосферу. Введение в теорию и практику. – 1969.

Для цитирования:

Замарин М.Е., Мурлага А.Р. Определение потерь энергии радиоволн в плазме ударного слоя вблизи критической точки спускаемого аппарата. // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – № 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.1.4