Porazit plazmu - nový způsob komunikace s kosmickou lodí
Das ist unmöglich! Ale udělali to. Němcům se podařilo porazit plazmatickou hluchotu, němotu a pravděpodobně i slepotu.
Na TopWar bylo napsáno a probráno mnoho o plazmě, hypersonice a radiové neprůhlednosti pro padající hlavice. O „plazmových stealth systémech SSSR“ však došlo i na horké bitvy:
Plazmové "stealth" - naše odpověď na americké "stealth".
USA se snaží urychlit vývoj hypersonických zbraní.
Bojová hlavice: co je uvnitř a jak funguje po oddělení od rakety.
Plazma ve vojenských záležitostech. Projekty a vyhlídky.
Někdy články i bitvy dospěly až k absurditě.
Předmluva, která zabere téměř 2/3 článku. Ale je to nutné. Není jiná cesta.
V podmínkách vstupu kosmických lodí do atmosféry hypersonickou rychlostí se uvolňuje obrovské množství tepla, které klade nejen vysoké nároky na tepelné zatížení materiálů sestupového vozidla, ale vede i k tvorbě plazmatu v okolí SSC. To blokuje (nebo spíše zkresluje) rádiové signály - takže kosmická loď nemůže několik minut komunikovat se svými pozemními stanicemi.
Úkol zajistit stabilní rádiovou komunikaci s sestupovými kosmickými loděmi je velmi naléhavý.
Úkol je neméně naléhavý z vojenského hlediska: RGSN hypersonických střel a hlavic ICBM. Například pro:
3M-22 ("Zircon") / na fotografii je ukázka BrahMos-II, ale 3M-22 pravděpodobně nebude jiný.
Objekt 4202 (U-71) (Takto jej představuje soudruh Korotčenko).
Nebo jak to prezentují Washington Times:
Radarová a rádiová komunikace prostřednictvím „takové“ plazmy nefungují: celkový výkon ztrát elektromagnetické energie a radiového šumu, které téměř úplně určují pokles energetického potenciálu rádiového komunikačního kanálu jako celku, výrazně rostou a předurčují ztrátu rádiové komunikace na sestupové dráze.
Fenomén odpojení opětovného vstupu byl objeven během projektu Mercury a později programů Gemini a Apollo. Projevuje se ve výšce sestupu asi 90 kilometrů a až do 40 kilometrů - v důsledku rychlého zahřátí povrchu kapsle padající do atmosféry se na jejím povrchu vytvoří mrak-film plazmatu, který funguje jako druh elektromagnetické clony.
Efekt se jmenuje (neoficiálně) Radio Silence during Fiery Re-Entry.
Po film "Apollo 13", který představuje neúspěšnou lunární misi se třemi astronauty na palubě, mezi diváky vzniká napětí, když sonda vstupuje do zemské atmosféry. Právě v tomto okamžiku je přerušena komunikace s lodí a operátoři letu v americkém Houstonu začnou v těchto nekonečně dlouhých bolestivých sekundách nervózně pokuřovat. V tuto chvíli sonda vstupuje do atmosféry druhou kosmickou rychlostí, což vede k jejímu obklopení horkým ionizovaným vzduchem, v důsledku čehož je přerušena komunikace se Zemí.
Aby bylo jasno, uvedu video vstupu do atmosféry SKA Sojuz TMA-13M:
Jako nejrelevantnější příklad lze uvést ztrátu komunikace a telemetrie během zkušebních startů USAF X-51A Scramjet.
Hu z této "plazmy" a odkud pochází? Nabízím domácí produkty:
1. Možnost navržená mým protějškem, drahá "zholdosh" (byl použit kyrgyzský jazyk - nepřísahal jsem, není třeba zakazovat) OPERÁTOR (pravopis a styl zachovány):
v diskuzi k článku: O začátku námořních testů hypersonických raket "Zirkon"
To není úplně pravda, ale přijatelné. Ve skutečnosti je všechno složitější.
2. Moje verze (nikoli skutečnost, že se jedná o absolutní znalost):
- "přirozená" ionizace atmosférického vzduchu.
Obrázek ukazuje výsledné hodnoty rovnovážné elektronové hustoty (elektron/cm^3) v závislosti na výšce a rychlosti vstupu kosmické lodi do atmosféry;
- modulace atmosférického návratu, úhlů sklonu a vybočení („fonit“ plazmou na dně nebo kapotáži nebo všech jejích částech (důležité pro položku označenou *), v závislosti na hustotě (výšce) média, režimech změna proudění plynu kolem těla;
-rázová vlna, ústupová vzdálenost a její tvar, přenos tepla v mezní vrstvě, zda vliv tepelné difúze (jednotlivé složky difundují a vstupují do chemických reakcí či nikoli);
aerodynamická mezní vrstva slouží jako zdroj energie přenášené na povrch aparatury při vstupu do atmosféry (pohyb v ní)
- typ tepelné ochrany přístroje (*): tepelný akumulátor nebo tepelná ochrana strháváním hmoty (ablace);
s ablací se obecně získá koktejl, tk. na tvorbě plazmatu se podílejí nejen molekuly vzduchu, ale i molekuly/atomy (ionty, elektrony) tepelné ochrany.
Kapalina (**), která byla získána zahřátím a odpařením HRC, tzn. tavenina tepelné ochrany proudí (doslova) po povrchu hypersonického vozidla (hlavice).
-fotony vyrážejí elektrony z molekul a atomů vzduchu a samotného zařízení (jeho tepelná ochrana).
Ano, ano: při takových energiích a teplotách světelná kvanta svlékají elektronová mračna z "cihel" hmoty), viz [1]
- magnetohydrodynamický vliv na plazma při hypersonickém proudění kolem těla a jeho vliv na plazmovou „skořápku“ a přenos tepla a hmoty v rázu a v mezní vrstvě [2];
- zelektrizovaná tělesa, indukovaná elektrická pole *** na nábojích a dokonce i elektrolýza (viz **);
Příklady:
+migrace elektrolytu a náboje z anody na katodu;
+ kulička, která se přilepí na zeď, pokud se potře o pokožku hlavy (pokud je plešatá, můžete ji potřít o někoho jiného). A zeď není elektrifikovaná, je neutrální. Nicméně „lepkavý“!
Můj potomek běží domů a říká:
Vezme list papíru, roztrhá ho na malé kousky, vytáhne pero a vetře si ho do vlasů.
A co se stalo potom, myslím, že jste to uhodli...
-výboje v nadzvukovém proudění;
a mnohem více.
Snad skončím a vrátím se k našim "beranům". Kterou možnost si vybrat (operátor nebo důl) - rozhodněte se sami.
Zapamatujte si pouze tento obrázek *** (bude se hodit):
Jak tato škodlivá plazma interferuje s rádiovými vlnami a radarem?
Plazma je totiž jako „ionizovaný kvazi-neutrální plyn“! Plyn, ale ne ten plyn.
- anténa, jednoduše řečeno, shoří a anténní okénko (AO) může také shořet nebo změnit svou dielektrickou konstantu.
- elektronová hustota plazmatu se neustále mění, dielektrická konstanta ionizovaného plynu je menší než jedna a závisí na frekvenci oscilací.
- čím větší je úhel dopadu vlny na plazma, tím větší je hustota elektronů potřebná k odrazu a tím větší je tloušťka odrazu.
-fázové a skupinové rychlosti šíření rádiových vln. Když se pracovní frekvence blíží vlastní frekvenci ionizovaného plynu (ω → ω0), skupinová rychlost klesá (υgr → 0), zatímco fázová rychlost prudce roste (υph → ∞). Ztráta energie vln.
- celková rychlost elektronu je součtem rychlosti tepelného pohybu ut a rychlosti získané působením elektrického pole procházející vlny uE, obvykle ut > uE.
Pokud by někdo po přečtení tohoto úryvku nepřiběhl k zápisu do kurzů Phystech... Tak jsem marně ztrácel čas svůj i váš.
Bylo učiněno několik pokusů vyřešit tento problém:
1. Sovětský přístup (realizován).
- Slabě směrové mikrovlnné zářiče palubních antén s vyhřívanou tepelnou ochranou a roztaveným materiálem na tepelnou ochranu.
- Letecké antény s tepelnou ochranou, jejichž původní konstrukce mají sníženou citlivost jejich radiové průhlednosti na účinky vysokoteplotního aerodynamického ohřevu.
— Způsoby radiového osvětlení AO pro podmínky aerodynamického ohřevu, zajišťující snížení ztrát ve vyhřívaném AO.
- Použití "dlouhých" tepelně odolných antén umístěných za filmem plazmového pláště.
—Zlepšení ÚČINNOSTI FUNGOVÁNÍ PALUBNÍCH RADIOTECHNICKÝCH KOMUNIKAČNÍCH SYSTÉMŮ NÁVRATÝCH VESMÍRNÝCH LODĚ
— V důsledku působení konstantního elektrického pole na vyzařovací povrch AO se v tomto případě náboj přerozděluje v tavenině na povrchu tepelné ochrany, což vede ke snížení ztrát v ní, a tím k osvícení AO.
—Vlivem přívodu chladiva přes porézní tepelnou ochranu na jeho povrch je v tomto případě teplota AO sálavého povrchu snížena na teplotu pod bodem tání.
-A také pasivní princip- jedná se o konstrukci tepelné ochrany z kombinace materiálů s různými body tání, která vede k redistribuci teplotního pole po povrchu tepelné ochrany a zajišťuje zvýšenou radiovou transparentnost na straně SKA (hlavice).
Ale problém průchodu EMW (bez ztrát a zkreslení) přes takto "neklidné" plazma zůstává. A to je důležité nejen pro SKA, ale také při startu raket a nosných raket. Torch RD - stejně výkonný plazmový generátor.
Je potřeba telemetrie (MCC vždy chce vědět „co, kde, kdy?“) a mnoho lidí používá rádiové ovládání.
Nebudu zde z pochopitelných důvodů zveřejňovat fotografie a nákresy, uvedu pouze jeden příklad: stíhač 53T6 (SH-08 / ABM-3A GAZELLE, Gazelle) protiraketového obranného systému A-135 Amur.
Systém řízení rádiového povelu, transpondér a autopilot jsou na palubě, přenos naváděcích povelů a dalších povelů probíhá kanálem velitelské vysílací stanice (CTC).
Antény povelového přijímače a transpondéru jsou uspořádány po 2 párech. na těle rakety dochází k odstínění antén od plazmatu, ke kterému dochází při letu rakety v atmosféře vstřikováním freonu nebo kapaliny podobných vlastností.
OPERÁTOR však opět řekl lépe a srozumitelněji než já (styl i pravopis jsou zachovány):
2. Čínský přístup (návrh)
- Zesílení signálu, který může vzniknout rezonancí, nebo koordinovanými elektromagnetickými oscilacemi, mezi plazmovým pláštěm a okolní, leteckou, speciální vrstvou. Nebeští vědci navrhují přidat „odpovídající vrstvu“ k vytvoření nezbytných rezonančních podmínek během konvenčního hypersonického letu.
Předpokládá se, že přizpůsobovací vrstva bude fungovat jako kondenzátor v běžném elektrickém obvodu. Plazmový plášť na druhé straně působí jako induktor, který brání změnám elektrického proudu, který jím prochází. Když jsou kondenzátor a induktor spojeny dohromady, mohou tvořit rezonanční obvod.
Jakmile je dosaženo rezonance, energie bude stabilně cirkulovat mezi plazmou a odpovídající vrstvou, jak je tomu v případě konvenční kapacity a indukčnosti v elektrickém obvodu. V důsledku toho se příchozí rádiový signál ze Země může šířit odpovídající vrstvou a plazmovým obalem, jako by neexistovaly.
Číňané trpí podobnými problémy jako Houston:
Poznámka: Aby tento přístup fungoval efektivně, tloušťka odpovídající vrstvy a plazmového obalu musí být menší než délka elektromagnetických vln používaných pro komunikaci s letadlem. V důsledku toho: navrhovaná metoda nebude fungovatpokud je frekvenční rozsah antén příliš vysoký (jak je tomu v současnosti).
3. Americký přístup
Během éry raketoplánu byl problém částečně vyřešen s tvarem opakovaně použitelné vesmírné lodi. Jeho aerodynamický design dal vzniknout oblastem s nižší hustotou toku plazmatu, což umožňuje omezenou komunikaci: sestupové vozidlo - MCC v některých částech trajektorie.
Poznámka: Faktory, jako je úhel návratu sestupového vozidla, jeho rychlost (typicky Mach 20-25) a jeho aerodynamický tvar ovlivňují hustotu toku ionizovaného plynu.
Znovu doporučuji zhlédnout video: NASA Shuttle Endeavour Re-Entry Video (dobrý záznam):
No, lstivě jsme se konečně dostali k tomu nejdůležitějšímu, kvůli kterému byl napsán tento článek:
4. Germánský přístup
Německé centrum pro letectví a kosmonautiku (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) společně s výzkumníky ze Stanfordské univerzity (Stanford University v Kalifornii) provedlo začátkem roku 2016 celkem úspěšné testy nové technologie, která v budoucnu zachrání astronauty před rozbitím. komunikace při vstupu do atmosféry a případně zajistit fungování palubních vyhledávačů pro hypersonické střely nebo hlavice.
Co tito dědicové udělali? Heinrich Hertz?
Spojili sovětský a čínský přístup 2 v 1 (jako šampon a kondicionér) s vlastním know-how.
V lednu 2016 společný startup provedl experimenty s pozitivními výsledky.
Pro testy byl použit aerodynamický tunel super- a hypersonických technologií Oddělení DLR na Ústavu aerodynamiky a technologického toku v Kolíně nad Rýnem a vysoce výkonný obloukový ohřívač pro vytváření plazmy.
Skutečné testovací podmínky byly znovu vytvořeny na základě matematických modelů americkými vědci ze Stanfordské univerzity pod vedením Siddartha Krishnamoorthyho. Testovací zařízení (simulátor sestupového vozidla), skládající se z tepelného štítu a tepelně odolného rádiového vysílače (vysílače), bylo vystaveno proudu plazmy zahřátému na několik tisíc stupňů.
Anténa pro příjem rádiových signálů byla instalována mimo proud horkého plynu.
Podstata myšlenky: v bezprostřední blízkosti antény vysílače vzniká záporné pole (minus), které odpuzuje proud ionizovaného plazmatu (negativní ionty a elektrony). V důsledku toho se v plazmovém kokonu otevře okno pro vysílání a příjem rádiových signálů.
Pole se generuje takto (toto je schéma z jiného produktu, ale podstata je stejná):
Můžete také použít kondenzátor, když je nabitý stejnosměrným proudem, na jedné z desek se objeví kladný náboj a na druhé záporný:
Toto okno nemůže zůstat otevřené po dlouhou dobu, protože:
- Plazmový film není vzhledem k předmětu stacionární kvůli vysokým průtokům a dalším termo-plynovým procesům popsaným výše:
- V plazmě jsou také kladně nabité ionty, které budou s „velkým potěšením“ přitahovány generátorem negativního pole.
Chování iontů a elektronů (obrázek není z tohoto procesu, ale dokonale vysvětluje jev):
Proto je pole vytvářeno impulzivně, napětí je generováno s frekvencí každých několik milisekund.
Tento interval je dostatečný pro zajištění přenosu a příjmu dat.
Fotografie ukazují, že pohotoví Němci nevytvářejí AO na kapotáži hlavy nebo v ocasní části letadla, ale vybírání na "nejtenčím" místě: kolmo na podélnou osu aparátu někde 1/3 od začátku těla.
Zatím jsem od nich nedostal žádnou odpověď (ale dostal jsem pozvání na návštěvu a „promluvení si od srdce u sklenky čaje“ na toto téma), ale mohu předpokládat následující:
1. V tomto místě nejtenčí vrstva plazmy "kůže".
2. Pokoušet se prorazit plazmu na samotné kapotáži (ukončení) je zbytečné. Nedostatek síly ani zdraví. Tam je to nejstrašnější místo: rodí se rázové vlny, ionty (protony) a elektrony, probíhá ablace, TBP se mění v kapalinu, která se částečně odpařuje, částečně teče dále (podle svých tekutých záležitostí).
Obecně: anomálie a solidní.
Opět budu citovat Operátora, který se mi velmi líbil:
3. V ocasu SA (u zadku) je to také bezvýznamné: je tam velmi dlouhá stopa.
Zředění dna, mix turbulentně-laminárního proudění, separace, kolapsy. Plazmová kavitace jedním slovem: něco podobného jako praní prádla v pračce při jeho maximálním bublání.
Zde jsou jen mé domněnky založené na (**), (***) a postulátech výše, kde jsem narážel na vlastnosti plazmatu: na kapotáži (koncích) se rodí plazma (ionty a elektrony), pak ionty, jako nejvíc těžký a pravděpodobně v důsledku elektrifikace pláště zařízení nebo elektrolytu z ablační izolace nebo v důsledku plynodynamického tlaku média migrují na konec SKA.
A elektrony, jsou svižnější a lehčí a pravděpodobně díky elektrifikaci kůže, jako ti mazaní migranti v EHS, obsazují "teplá" místa podél těla zařízení.
Plazma (kokon kolem zařízení) přitom jako celek zůstává neutrální a samozřejmě „kvazi“.
Právě v tomto "nejslabším článku" Němci používají své negativní dělo, prorážející okno antény ve vrstvě plazmatu (no, jak máme injektáž freonu na 53T6). Jakmile se potenciál silně změní, kladně nabité ionty přicházející z „předního konce“ mají tendenci vyplňovat toto okno, gravitujíc směrem k negativnímu poli a nechtějí přirozeně exfiltrovat do spodní oblasti (do burbulátoru), okno se zhroutí, pole se vypne, vše se vrátí do stability a míru. další impuls.
Doposud byla metoda rádiové komunikace přes plazmový plášť pomocí pulzního elektrického pole vyvíjena pouze v numerických simulacích.
Američané a my, navíc:
Poznámka. Velmi se omlouvám, že jsme s Němci toto téma nerozvířili.
Zmlátili nás (Stuttgartský institut pro výzkum konstrukční a konstrukční technologie a Německé centrum pro letectví a kosmonautiku) projektem EXPERT. Ale vyměnili se za Američany .....
sám Krishnamurti Zaujme jednoduchostí a rychlostí spolupráce:
Ali Gulhan, předseda nadzvukové a hypersonické technologie, má stejně pozitivní názor:
Rádiová technologie bude dále vylepšována a přizpůsobené pro použití nejen v nových, ale i ve stávajících kosmických lodích.
Kvůli své ošklivé povaze se nemohu ovládnout a hodit jim směrem kamínek (nebo spíše celou mřížku dlažebních kostek za pár liber):
Proč Američané lezli k Němcům? Nech mě to vysvětlit.
1. DPH v Německu je 19%, v Americe není. ZhiсVe státech je to levnější a pak jsou tu všechny druhy daní. A euro je stále dražší než $. Výpočetní výkon USA není srovnatelný s Německem.
Všechno: velká magie, benzín, ubytování a jídlo - je v USA výrazně levnější.
Jak je to s náklady na dopravu? Projeďte se přes Atlantik!
2. Aerodynamické tunely ve Spojených státech jsou jednoduše zahlceny, včetně těch, které manipulují s hyperzvukem.
Jakákoli barva a jakákoli velikost.
3. Německo obecně není lídrem v oblasti kosmických lodí, vesmírné komunikace a hypersoniky zbraně.
"Zase mě trápí neurčité pochybnosti"
Pokud se to, čeho bylo dosaženo, uvede do praxe, pak je vyřešen problém komunikace se sestupovým vozidlem, opakovaně použitelným raketoplánem (MKTS), odpalovací raketou (nezáleží na nosné raketě nebo zachycovači raket s rádiovým naváděním). .
A jaké jsou široké vyhlídky pro ARGS 3M-22 („Zircon“) a/nebo Objekt 4202 (Yu-71)?
Ano, toto nebude typický RLGSN, ale řekněme BOČNÍ RADAR SE SYNTÉZOU APERTURY:
Jaká skvělá příležitost spojit letovou dráhu s terénem (analogy TERCOM / DSMAC)!
A co přenos dat pro nový cíl (označení cíle / přesměrování pro protilodní střely)?
Nebo signál k dobytí cíle nebo sebezničení hlavice?
Doslov:
- Veškerá data jsem převzal z otevřených zdrojů, tzn. není třeba nikam běhat a nikomu se hlásit.
- Ohledně diskuse s NEXUS o "sovětské tajnosti" vycucané z knihy "Zlomený meč impéria" od M. Kalašnikova, rád bych samostatně diskutoval o problému Tu-160 ...
Ale! Ale Sergej Ivanovič (SSI) stále mlčí a já bych nechtěl spadat pod distribuci.
- Voyaka, desátníku a ostatní, omluvte mě, ale rozbití tohoto článku, jak jste mi doporučil v
Sága s raketovým palivem, připadalo mi to politicky nekorektní. Smysl a „spojení generací“ se takříkajíc ztrácí.
- Doufám, že alespoň někdo strávil čas s lahví čaje a možná dostal něco užitečného.
Některé termíny
Primární zdroje a také použité dokumenty, fotografie a videa:
-Zlepšení efektivity fungování palubních radiokomunikačních systémů sestupových kosmických lodí (téma práce a abstrakt na Vyšší atestační komisi 05.12.07, kandidát technických věd Cordero, Liborio)
[1] "Kinetická teorie plazmatu a plynu. Interakce výkonných laserových pulzů s plazmatem", 2006, Kosyrev I.N.
[2]EXPERIMENTÁLNÍ STUDIE MÍSTNÍHO MAGNETOHYDRODYNAMICKÉHO DOPADU
O STRUKTUŘE PROUDĚNÍ RÁZOVÉ VLNY POD HYPERSONICKÝM PROUDEM KOLEM TĚLES, Yadrenkin M.A.
Numerické modelování plazmatu na superpočítačových systémech,
Autor S. I. Bastrakov, A. A. Gonoskov, R. V. Dončenko, E. S. Efimenko, A. V. Korzhimanov, I. B. Meerov
Das Ende der Funkstille – Windkanaltests simulieren neue Methode zur Kommunikation von Raumfahrzeugen
Abteilung "Über- und Hyperschalltechnologien" (AS-HYP)
Versenden Drucken Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (IAS)
"Nadzvuková plazmová aerodynamika" Ústav fyzikální elektroniky. PhysTech.
Martin J. Atmosférický vstup. Úvod do teorie a praxe / J. Martin. – M.: Mir, 1969.
„Sestup z oběžné dráhy a tepelná ochrana kosmické lodi“ (www.forums.airbase.ru)
Šíření rádiových vln. Proč. příspěvek na radiotechniku. specialista. vysoké školy. Ed. 2., revidovaný. a doplňkové M., "Higher School", 1975. Grudinskaya G.P.
Materiály Stanfordské univerzity (Stanfordská univerzita)
Materiály Německého centra pro letectví a kosmonautiku (DLR)
www.universetoday.com
www.militaryrussia.ru
www.space.com
www.wikipedia.org
www.nlo-mir.ru
www.24space.ru
www.nasa.gov
www.youtube.com
www.militaryrussia.ru
www.sahallin.livejournal.com/44379.html
informace