近些年來，小天體（小行星、彗星等）已成為人類深空探求的熱點。一方面，小天體保留了太陽系產生之初物質，可為研究太陽系和生命的起源提供線索。另一方面，近地小天感受對月球安全帶來恐嚇，因此人們須要詳查它的空間分布和軌道特點。我國天問二號任務將對近地小天體進行取樣返回、對主帶慧星311P進行繞飛研究，獲取了它們的軌道參數、表面物質組分、磁化硬度、內部結構以及周圍空間環境特點等，為探究小天體產生演變和表面物質遷移過程提供了數據資料。因為觀測數據短缺，目前人們對小天體周圍的空間環境知之甚多，這將對近距離偵測小天體非常是進行取樣操作帶來安全隱患。對于近地小天體而言，其表面將在太陽光照和太陽風轟擊作用下帶電。因為規格小，表面可能會帶較強電場，將給表面取樣帶來放電風險。同時，代表的是一類無大氣天體，與太陽風互相作用并在背陽面產生尾跡結構。類似的尾跡也存在于地球上，但規格比地球小3個量級以上，其尾跡可能有不同于地球尾跡的新特點。
中國科大學國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室副研究員謝良海構建了太陽風與小行星互相作用的三維PIC模型，用于定量剖析周圍電場和等離子體特點。研究發覺，小行星表面電勢最高出現在日下點附近，可達+12V，背陽面最低電勢約為-35V，對應的向陽面電場約為+2V/m，背陽面電勢約為-5V/m。最大電場出現在晨昏線附近，可小于10V/m。據悉，研究剖析不同自轉狀態下的情況（-3）發覺，當長軸和太陽風垂直時（Case1）形成的電勢大小及空間范圍最大，其晨昏線附近電場可達20V/m。
該研究對不同太陽風條件下的帶電特點進行研究發覺天體物理雜志，太陽風速率會導致向陽面電勢降低，太陽風氣溫會導致背陽面電勢降低。據悉，在向陽面光電離作用占主導，在近表面附近會產生光電子鞘層，電子密度最高可達107.5m-3。在背陽面，因為太陽風離子被小行星抵擋和吸收，產生一個低密度空腔，密度可高于1m-3。周圍太陽風離子會企圖填充密度空腔，帶來往里傳播的壓縮波和往外傳播的稀疏波，最終在太陽風對流作用下，產生錐形的尾跡結構。關于地球上的類似尾跡結構已有研究，并已構建自相像等離子體擴散理論（self-）。該理論主要考慮熱運動和雙極擴散電場對離子填充的作用，得到的錐角大小取決于離子波速和太陽風速率的比值。該理論就能較好地解釋觀測到的地球尾跡結構，并已大量用于研究其他無大氣天體的尾跡結構。但是，該研究發覺模擬得到的尾跡錐角大小整體比理論模型值大（圖2），非常是除離子波速和太陽風速率，錐角都會隨太陽風密度變化?；诖?，該研究提出不僅熱運動和雙極擴散，背陽面的表面負電也會加速太陽風離子向密度空腔的填充天體物理雜志，并帶來較快的填充速率以及較大的尾跡錐角。在地球上因為表面等離子鞘比尾跡規格小，其表面電場的作用不顯著。而對于而言，其表面等離子鞘的長度與尾跡縱向尺度相當，因而表面電場的作用顯得更重要。
該研究定量給出了小行星周圍的電場和等離子體密度分布，為我國天問二號任務小行星取樣過程表面電位差控制以及空間環境偵測方案的制訂提供了根據。據悉，該研究發覺了新的尾跡產生理論，提高了人們對太陽風與小天體互相作用的認知。上述成果對探究其他無大氣天體的空間環境具有重要參考意義。相關研究成果發表在《天體化學刊物》（The）上。
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圖1.?小行星周圍電勢和電場分布
圖2.不同太陽風條件下的尾跡結構，圖中紅色數字是模擬得到的錐角大小，綠色數字是理論模型給出的錐角大小