А.С. Кузяев1, А.С. Раевский2, А.Ю. Седаков3

1, 3 ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров, Россия)
2, 3 НГТУ им. Р.Е. Алексеева (г. Нижний-Новгород, Россия)
1 admiral.2014@yandex.ru, 2 raevsky_as@mail.ru, 3 niiis@niiis.nnov.ru

Постановка проблемы. Известно, что летательные аппараты, движущиеся в атмосфере на высоте 20–100 км с высокой скоростью, покрываются слоем высокотемпературной плазмы, экранирующим радиоволны, а это приводит к временной потере связи с аппаратом.  Это один из самых опасных этапов полета, поскольку плазменная оболочка препятствует радиосвязи, телеметрии и приему навигационных сигналов. Проблема «отключения», возникшая с полетами первых возвращаемых космических аппаратов, остается не решенной до конца.

Цель. Исследовать на основе анализа данных из открытых источников существующие математические модели плазменной оболочки и методы преодоления влияния этой оболочки с целью передачи информации через нее.

Результаты. Приведен обзор открытых публикаций, посвященных исследованию плазменной оболочки вокруг летательных аппаратов и разработке методов преодоления проблемы потери связи.

Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при модернизации систем связи с летательными аппаратами с целью решения проблемы потери связи с ними при вхождении в плотные слои атмосферы Земли.

Кузяев А.С., Раевский А.С., Седаков А.Ю. Исследования в области борьбы с прерыванием связи с летательными аппаратами, окруженными плазменной оболочкой // Успехи современной радиоэлектроники. 2026. T. 80. № 1. С. 18–25. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202601-02

1. Shi Lei, Zhao Lei, Yao Bo, Li Xiaoping. Telemetry Channel Capacity Assessment for Reentry Vehicles in Plasma Sheath Environment. Plasma Sci. Technol. 2015. V. 17. P. 1006.
2. Sha Y.X., Zhang H.L., Guo X.Y., Xia M.Y. Analyses of Electromagnetic Properties of a Hypersonic Object With Plasma Sheath. IEEE Transactions On Antennas And Propagation. 2019. V. 67. № 4. P. 2470.
3. Shi L., Guo B.L., Liu Y.M., Li J.T. Characteristic of plasma sheath channel and its effect on communication. Prog. Electromagn. Res. 2015. V. 123. P. 321.
4. Быкова Н.Г., Гочелашвили К.С., Забелинский И.Е., Карфидов Д.М., Макаренко Г.Ф., Сенаторов А.К., Сергейчев К.Ф.,
5. Шаталов О.П. Экспериментальное исследование прохождения СВЧ (40 ГГц) и лазерного излучения (1,55 мкм) сквозь слой воздушной плазмы за фронтом ударной волны // Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2017. Т. 18 (1). 11 с. http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-1/articles/679/.
6. Zheng L., Zhao Q., Xing X.J. Effect of Plasma on Electromagnetic Wave Propagation and THz Communications for Reentry Flight. ACES Journal. 2015. V. 30. № 11. P. 1241.
7. Kim M. Keidar M., Boyd I.D. Analysis of an Electromagnetic Mitigation Scheme for Reentry Telemetry Through Plasma. Journal of Spacecraft and Rockets. 2008. V. 45. № 6. P. 1223.
8. Трубников Б.А. Теория плазмы: Учеб. пособие. М.: Энергоатомиздат. 1996. 462 с.
9. Gillman E.D., Foster J.E., Blankson I.M. Review of Leading Approaches for Mitigating Hypersonic Vehicle Communications Blackout and a Method of Ceramic Particulate Injection Via Cathode Spot Arcs for Blackout Mitigation. Glenn Research Center Cleveland. Ohio. NASA/TM: 216220. 2010. 24 c.
10. Zhao L., Bai B.W., Bao W.M., Li X.P. Effects of Reentry Plasma Sheath on GPS Patch Antenna Polarization Property. International Journal of Antennas and Propagation. 2013. 8 c.
11. Кузяев А.С. Преодоление плоской электромагнитной волной плазменной оболочки, окружающей летательный аппарат / Сб. матер. XVII научно-техн. конф. молодых специалистов «Высокие технологии атомной отрасли. молодежь в инновационном процессе». Саров, 2024. C. 301.
12. Korotkevich A.O., Newell A.C., Zakharov V.E. Communication through plasma sheaths. J. Appl. Phys. 2007. V. 102. № 8. P. 083305.
13. Jianfei Li., Ying Wang, Zhongxiang Zhou, Jingfeng Yao, Jianlong Liu, Zhihao Lan, Chengxun Yuan. Experimental observations of communication in blackout, topological waveguiding and Dirac zero-index property in plasma sheath. Nanophotonics. 2023. V. 12. № 10. P. 1247.
14. Xiao Jun Xing, Qing Zhao, Ling Zheng. Theoretical and experimental studies of magnetic field on electromagnetic wave propagation in plasma. Progress in electromagnetics research M. 2013. V. 30. P. 129.
15. Linjing Guo, Lixin Guo. Effect of Plasma Sheath Velocity on Propagation of Electromagnetic Waves. IEEE Access. 2020. V. 8.
16. P. 76158.
17. Bai B.W., Li X.P., Liu Y.M., Xu J. Effects of Reentry Plasma Sheath on Mutual-Coupling Property of Array Antenna. International Journal of Antennas and Propagation. 2015. 9 c.
18. Bogatskaya A.V., Klenov N.V., Tereshonok M.V., Adjemov S.S., Popov A.M. Resonant interaction of electromagnetic wave with plasma layer and overcoming the radiocommunication blackout problem. J. Phys. D: Appl. Phys. 51. 2018.
19. Bogatskaya A.V., Volkova E.A., Klenov N.V., Tereshonok M.V., Popov A.M. Toward the Nonstationary Theory of a Telecommunication Channel Through a Plasma Sheath. IEEE Transactions On Antennas And Propagation. 2020. V. 68. № 6. P. 4831.
20. Bogatskaya A.V., Schegolev A.E., Klenov N.V., Lobov E.M, Tereshonok M.V., Popov A.M. Issues with modeling a tunnel communication channel through a plasma sheath. Sensors. 2022. 22. 398.