Источник фото: Universe Today
Исследователи Токийского столичного университета разработали испытательную установку для изучения магнитогидродинамического торможения космических аппаратов при входе в атмосферу. Этот подход может снизить нагрев теплозащиты и одновременно увеличить аэродинамическое сопротивление, замедляющее аппарат. Как сообщает Universe Today, новая система предназначена для лабораторной проверки таких технологий.
При возвращении в атмосферу воздух перед космическим аппаратом превращается в слабо ионизированную светящуюся плазму. Магнитогидродинамическая система создает магнитное поле, которое взаимодействует с этой плазмой благодаря силе Лоренца. В результате между аппаратом и плазмой возникает своеобразный магнитный барьер, уменьшающий тепловую нагрузку и повышающий сопротивление воздуха.
Обычные постоянные неодимовые магниты дают поле примерно до 0,8 тесла, чего недостаточно для подобных задач на высоких скоростях. Кроме того, их жесткая форма ограничивает применение в аппаратах разной конструкции. Поэтому ученые использовали импульсную формирующую сеть — электрическую схему из конденсаторов и катушек индуктивности, способную кратковременно отдавать большой запас энергии без отдельной системы охлаждения.
Для экспериментов специалисты построили восьмиметровую установку MX-6.0, создающую ударные волны со скоростью до 7,7 километра в секунду. В камере проверили два модуля диаметром 20 миллиметров с разными магнитными характеристиками. Первый, выполненный в виде тупого цилиндра со скругленной носовой частью, создавал поле около 1,24 тесла, а второй, основанный на форме аппарата MUSES-C для доставки образцов с астероида, — до 1,58 тесла.
Импульсная сеть синхронизировалась с ударной волной и формировала устойчивое магнитное поле на 110–148 микросекунд. Это более чем вдвое увеличило эффективное время испытаний. Камеры высокой скорости зафиксировали рост области светящегося ударного излучения на 15,7% у первого модуля и увеличение ее толщины на 16,2% у второго, что связано с усилением магнитного барьера и аэродинамического торможения.
Разработка не предназначена для установки на полноценные космические аппараты. Ее создали как средство для испытаний в аэродинамической трубе и исследования работы магнитогидродинамических тормозных систем. Полученные результаты могут помочь инженерам при дальнейшей разработке технологий возвращения многоразовых ракет и других аппаратов в атмосферу.