Японские учёные испытали магнитную систему, которая может облегчить возвращение космических аппаратов на Землю
Исследователи из Токийского столичного университета разработали лабораторную систему для испытания магнитогидродинамического аэроторможения — технологии, которая может снизить перегрев космических аппаратов при возвращении в атмосферу.
При входе на гиперзвуковой скорости перед аппаратом возникает ударная волна, где воздух нагревается до нескольких тысяч градусов и превращается в плазму. Сейчас для защиты используют теплозащитные материалы, которые увеличивают массу аппарата и постепенно изнашиваются.
Новая технология использует мощное магнитное поле, чтобы отодвинуть раскалённый плазменный слой от поверхности корпуса. Одновременно магнитное воздействие может увеличить сопротивление движению, помогая быстрее замедлить аппарат.
В отличие от прежних экспериментов с постоянными магнитами, японские специалисты применили компактный электромагнит, который создаёт управляемый импульс магнитного поля. Испытания проводились в гиперзвуковой трубе, где модель аппарата подвергалась воздействию ударной волны со скоростью более 7 километров в секунду.
Учёные создали две модели с разными конфигурациями катушек и получили магнитные поля напряжённостью 1,24 и 1,58 тесла. Второй показатель более чем в два раза превышает возможности обычных неодимовых магнитов. При включении магнитного поля толщина плазменного слоя вокруг модели увеличилась более чем на 15 процентов, что подтвердило изменение структуры потока.
Исследователи считают работу важным этапом перед будущими испытаниями на полноразмерных аппаратах. В перспективе магнитогидродинамическое аэроторможение может помочь создать более лёгкие и многоразовые системы защиты для космических кораблей.
Исследование в журнале Physics of Plasmas.