Ученые испытали магнитное торможение для возвращаемых космических аппаратов
Электромагнит увеличил толщину раскаленного слоя перед моделью космического аппарата более чем на 15%. В будущем магнитное поле может одновременно замедлять корабли и защищать их от перегрева.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 1 сентября /Новости науки/. Технология магнитного торможения может быть использована для возвращения на Землю космических аппаратов, к таким выводам пришли японские ученые, испытавшие эту технологию на миниатюрной модели спутника, сообщает пресс-служба Токийского столичного университета.
Магнитное торможение может снизить нагрев кораблей при входе в атмосферу и увеличить сопротивление воздуха, дополнительно замедляя их движение. Это позволит уменьшить массу теплозащиты, износ поверхности и расходы на подготовку многоразовых аппаратов к новым полетам.
Исследователи установили внутри модели мощный импульсный электромагнит. Затем аппарат поместили в гиперзвуковую установку и подвергли воздействию ударной волны, двигавшейся со скоростью более семи километров в секунду. Магнитное поле включалось на десятки микросекунд точно в момент прохождения волны.
Ученые испытали две модели с разными формами и конфигурациями катушек. Напряженность создаваемого поля достигла 1,24 и 1,58 тесла. Максимальный показатель более чем вдвое превысил возможности обычных неодимовых магнитов, использовавшихся в предыдущих экспериментах.
При включении электромагнита толщина светящегося ударного слоя перед моделью увеличилась более чем на 15%. Это показало, что магнитное поле действительно отодвигает раскаленную плазму от поверхности аппарата. Наблюдения проводились с помощью высокоскоростной камеры, синхронизированной с ударной волной.
При входе космического аппарата в атмосферу воздух перед ним сжимается и нагревается до нескольких тысяч градусов, частично превращаясь в плазму. Магнитогидродинамическое торможение воздействует на заряженные частицы этой плазмы, отталкивая горячий слой от корпуса и одновременно повышая аэродинамическое сопротивление.
Пока технология проверена только на небольших моделях в лаборатории. Созданная установка позволит систематически менять силу и форму магнитного поля, а следующим этапом должны стать эксперименты в условиях реального входа аппарата в атмосферу. Результаты исследования представлены в Journal of Spacecraft and Rockets.
Магнитное торможение может снизить нагрев кораблей при входе в атмосферу и увеличить сопротивление воздуха, дополнительно замедляя их движение. Это позволит уменьшить массу теплозащиты, износ поверхности и расходы на подготовку многоразовых аппаратов к новым полетам.
Исследователи установили внутри модели мощный импульсный электромагнит. Затем аппарат поместили в гиперзвуковую установку и подвергли воздействию ударной волны, двигавшейся со скоростью более семи километров в секунду. Магнитное поле включалось на десятки микросекунд точно в момент прохождения волны.
Ученые испытали две модели с разными формами и конфигурациями катушек. Напряженность создаваемого поля достигла 1,24 и 1,58 тесла. Максимальный показатель более чем вдвое превысил возможности обычных неодимовых магнитов, использовавшихся в предыдущих экспериментах.
При включении электромагнита толщина светящегося ударного слоя перед моделью увеличилась более чем на 15%. Это показало, что магнитное поле действительно отодвигает раскаленную плазму от поверхности аппарата. Наблюдения проводились с помощью высокоскоростной камеры, синхронизированной с ударной волной.
При входе космического аппарата в атмосферу воздух перед ним сжимается и нагревается до нескольких тысяч градусов, частично превращаясь в плазму. Магнитогидродинамическое торможение воздействует на заряженные частицы этой плазмы, отталкивая горячий слой от корпуса и одновременно повышая аэродинамическое сопротивление.
Пока технология проверена только на небольших моделях в лаборатории. Созданная установка позволит систематически менять силу и форму магнитного поля, а следующим этапом должны стать эксперименты в условиях реального входа аппарата в атмосферу. Результаты исследования представлены в Journal of Spacecraft and Rockets.
