Самосогласованные механизмы формирования плазменных потоков в системе плазма-электромагнитные волны

Проект направлен на комплексное исследование некоторых самосогласованных механизмов формирования плазменных потоков в магнитном поле под влиянием электромагнитных волн. Рассматриваются как механизмы генерации, связанные с внешним волновым воздействием (ЭЦР, гиромагнитный авторезонанс) на плазму, так и формирование потоков, вызванное раскачкой собственных мод. В лабораторных экспериментах, проводимых на двух существующих у коллектива стендах, апробированы варианты создания и управления макроскопическими потоками плазмы. Особое внимание уделено формированию локализованных долгоживущих плазменных образований в условиях циклотронного авторезонанса в пространственно-неоднородном магнитном поле. Актуальность задачи генерации направленных потоков при волновом воздействии на плазму продиктована, прежде всего, необходимостью разработки безэлектродных способов создания плазменной тяги. Именно разрушение электродов под воздействием мощных плазменных потоков ограничивает лётные возможности существующих ускорителей типа СПД, ионных двигателей, магнитоплазмодинамических двигателей. Исследуется обратное влияние плазменных потоков на спектр волн и неустойчивостей. Наличие плазменных потоков обычно приводит к развитию неустойчивостей плазмы в виде нарастания малых возмущений, роста амплитуд волн различных типов и их последующего взаимодействия, приводящего к турбулентному состоянию плазменного объекта. Как известно, сценарии и последствия развития турбулентности в плазме бывают весьма различны: от хаотизации и интенсивного перемешивания плазмы в области турбулентности до развития относительно крупномасштабных структур и образований, генерации макроскопических потоков и полей. Некоторые такие сценарии и последствия будут рассмотрены в рамках настоящего проекта применительно к движущейся плазме. В частности, будут исследованы особенности некоторых типов магнитогидродинамических колебаний во вращающейся анизотропной высокотемпературной плазме, связанные как с изменением структуры колебаний, так и с переходом от устойчивых колебаний к неустойчивым с отысканием порогов неустойчивости в зависимости от параметров вращающейся плазмы. Будут изучены макроскопические структуры, возникающие в результате развития таких неустойчивостей. Будут исследованы вопросы генерации электромагнитных полей и их эволюция, приводящая помимо всего прочего к изменению топологии магнитной конфигурации. Специальные акценты будут сделаны на проблемах формирования, устойчивости и эволюции различных течений плазмы; в проекте планируется разработать «продвинутые» теоретические модели и основанные на них численные алгоритмы для количественного исследования динамики рассматриваемых неустойчивостей и структур на временах, пригодных для анализа и сравнения предсказываемых теорией результатов с данными экспериментов и наблюдений природных явлений. Актуальность решения этих проблем связана с перспективами развития работ в области термоядерного синтеза, плазменных ускорителей, физики ионосферы, а также с фундаментальной значимостью явлений, происходящих в плазме астрофизических объектов.