Дуговые разряды обычны в повседневных условиях, например, при сварке или во время грозы. Но в условиях измененной гравитации о поведении электрических разрядов известно не так много. Впервые Иржи Šperka из Университета Масарика, Чешская Республика, и его голландские коллеги изучали поведение особого типа дугового разряда, так называемой скользящей дуги, в различных условиях гипергравитации, до 18 G. В статье, только что опубликованной в The European Physical Journal D, они демонстрируют, как плазменный канал этого скользящего дугового разряда перемещается под действием внешних сил плавучести в различных условиях силы тяжести.
Эти результаты могут иметь значение для повышения безопасности пилотируемых космических полетов и для конструкции ионных двигателей, используемых для приведения в движение космических аппаратов.
Хотя на электрические разряды может влиять гравитация, электромагнитные силы между заряженными частицами обычно намного сильнее любых гравитационных сил. Поэтому, чтобы понять этот эффект, авторы разработали экспериментальное устройство для измерения гелиевой плазмы скользящей дуги атмосферного давления под действием сил гипергравитации.
Они изменили силу плавучести, действующую на плазменный канал скользящей дуги, при сохранении постоянного низкого внешнего потока газа. Для этого они использовали центрифугу большого диаметра в Центре космических исследований и технологий Европейского космического агентства (ESTEC) в Нордвейке, Нидерланды.
Они обнаружили, что гравитация сильно влияет на разряд скользящей дуги.
Эти эффекты связаны с тепловой плавучестью, которая увеличивается с увеличением силы тяжести. Таким образом, увеличение центробежного ускорения силы тяжести значительно ускоряет движение скользящей дуги. Если при 1 Гс разряд был стационарным, то при 6 Гс он скользит с частотой 7 Гц, а при 18 Гс это число возрастает до 11 Гц.
Таким образом, авторы создали простую модель движения скользящей дуги, предполагающую низкие скорости газового потока, которые они подтвердили экспериментальными результатами.