Subsonic Motion of a Projectile in a Fluid Complex Plasma under Microgravity Conditions

Subsonic motion of a large particle moving through the bulk of a dust crystal formed by negatively charged small particles is investigated, by using the PK-3 Plus laboratory on the board of the International Space Station. Tracing the particle trajectories shows that the large particle moves almost freely through the bulk of a plasma crystal, while dust particles move along characteristic a-shaped pathways near the large particle. We develop a theory of the nonviscous motion of dust particles near a large particle and calculate particle trajectories. The deformation of a cavity around a large projectile moving with subsonic velocity in the cloud of small dust particles is investigated with a due regard for the friction between dust particles and atoms of a neutral gas. The pressure of a dust cloud at the surface of a cavity around the projectile can become negative, which entails the emergence of a considerable asymmetry of the cavity, i.e., the cavity deformation. The corresponding threshold velocity is calculated, which is found to decrease with increasing the cavity size. A good agreement with experiment validates our approach.
За допомогою лабораторiї PK- 3 Plus на борту Мiжнародної космiчної станцiї проведенi дослiдження дозвукового руху великої частинки через об’єм плазмового кристала, який утворюється негативно зарядженими дрiбними частинками. Вивчення траєкторiї частинок показує, що бiльша частинка рухається майже вiльно через обсяг плазмового кристала, в той час як частинка пилу описує a-образнi траєкторiї поруч. Розробляється теорiя нев’язкого руху частинок для розрахунку їх траєкторiй. Дослiджена деформацiя порожнини навколо великої частинки, що рухається з дозвуковою швидкiстю в хмарi дрiбних частинок пилу з урахуванням тертя мiж частинками пилу i атомiв нейтрального газу. Тиск пилової хмари на поверхнi порожнини навколо великої частинки може стати негативним, що тягне за собою появу значної асиметрiї порожнини, тобто ї ї деформацiї. Результати розрахункiв погоджуються з експериментальними даними.