郝建红，王 希，张 芳，赵 强，薛碧曦，范杰清，董志伟

(1. 华北电力大学 电气与电子工程学院， 北京 102206； 2. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094)

通过向太空发射相对论粒子束，在地面站追踪其传输过程中的参数变化，可用于追踪地球磁层磁力线，获取用于天文物理研究的相关参数及资料等[1]。此外，探空火箭亦是通过向太空发射高能粒子束进行长达上万千米的长距离传输来获取空间科学数据。因而，在天体物理、太空主动空间探测等研究领域，带电粒子束团的长程传输是一个基础研究问题。但以往相关研究大多关注粒子加速器等设备内的带电粒子米量级及以下的短程传输，这种条件下，由于传输距离短且磁场的限制抑制了带电粒子束团的径向弥散，故常忽略束团尺寸上的变化[2-3]。然而研究带电粒子束团长程传输时，即便在距地35 786 km的地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit，GEO)等准真空环境下，由于传输周期长，其自身初始发射度和自生空间电荷场导致的径向尺寸上的膨胀不可忽略。

由于粒子束长程传输实验受限，其研究方法主要采用理论和粒子模拟。对于带电粒子束团传输的研究，Humphries给出了较为完整的带电粒子束传输的包络方程模型，即K-V方程[4]，对片状和圆柱形带电粒子束团在外加电磁场、自生电磁场及初始发射度等影响下发生的径向弥散分别进行了说明。Kochikov等在自由场漂移区中利用电子脉冲动力学，分别研究了低中高相对论效应的电子束团传输4 ns(即1.2 m)的短程传输过程，完成了与动力学模拟结果的拟合，但没有涉及更长距离的传输计算[5]。……