Магнитное поле защитит космические корабли при посадке

Исследователи создали установку для симуляции входа аппарата в атмосферу. Тесты показали, что сильное магнитное поле отталкивает раскаленную плазму и утолщает защитный слой более чем на 15%.

Для защиты корпусов инженеры традиционно применяют термостойкие плитки и расходуемые материалы. Подобный подход надежен, но имеет ряд существенных недостатков

Источник: interestingengineering.com

Ученые из Токийского столичного университета создали систему магнитогидродинамического торможения для защиты космических кораблей от перегрева при входе в атмосферу. Статья опубликована в журнале Journal of Spacecraft and Rockets.

При возвращении на Землю космические аппараты подвергаются воздействию экстремальных температур. Они сталкиваются с ударными волнами на скорости более 7 км в секунду. В результате газ на поверхности корабля нагревается до нескольких тысяч градусов. Для защиты корпусов инженеры традиционно применяют термостойкие плитки и расходуемые материалы. Подобный подход надежен, но имеет ряд существенных недостатков. Защитные экраны увеличивают общую массу конструкции и подвержены быстрому износу. Восстановление покрытия требует значительных финансовых затрат и длительного времени. Эти ограничения особенно критичны на фоне роста спроса на многоразовые космические корабли.

Перспективным решением проблемы считается технология магнитогидродинамического торможения. Генерация магнитного поля воздействует на слабоионизированную плазму в зоне ударной волны. Ультрагорячий слой расширяется и отдаляется от поверхности транспортного средства. Это не только снижает тепловую нагрузку, но и увеличивает аэродинамическое сопротивление для замедления аппарата.

Проведение практических испытаний таких систем долгое время оставалось сложной инженерной задачей. В классических экспериментах внутрь тестовой модели помещали постоянный магнит. Конструкцию подвергали воздействию высокоскоростного потока газа. Однако такой дизайн не позволял систематически тестировать поля различной формы и интенсивности.

Магнитогидродинамическое (МГД) аэродинамическое торможение космических аппаратов при входе в атмосферу. Создание магнитного поля позволяет отталкивать перегретую плазму на поверхности аппарата, одновременно увеличивая аэродинамическое сопротивление

Источник: Токийский столичный университет

Мощный электромагнит

Специалисты разработали новую установку на базе мощного электромагнита внутри миниатюрной модели. Система состоит из настраиваемого набора катушек и питается от сети формирования импульсов. Устройство генерирует кратковременное магнитное поле высокой напряженности. Синхронизация работы магнита с моментом прохождения ударной волны контролируется специальными датчиками.

Тестирование проводилось в гиперзвуковой аэродинамической трубе. Модель обдувалась потоком газа со скоростью 7 км в секунду на протяжении десятков микросекунд. Исследователям удалось достичь показателей индукции магнитного поля в 1,24 и 1,58 тесла. Второе значение более чем в два раза превышает возможности стандартных неодимовых магнитов.

Визуализация процесса осуществлялась с помощью высокоскоростных камер. Снимки подтвердили увеличение толщины светящегося слоя плазмы на 15%. Разработка стала важным этапом подготовки к атмосферным испытаниям на реальных аппаратах. Технология ляжет в основу будущих космических миссий с возвращением на поверхность планеты.

Ранее мы рассказывали, что NASA запустило новейший телескоп «Нэнси Грейс Роман».