Ученые воспроизвели условия входа космических аппаратов в атмосферу в плазменном тоннеле

При возвращении на Землю корабль входит в атмосферу на скорости около 27000 км/ч (примерно 7,5 км/с). Перед аппаратом возникает ударная волна, воздух разогревается до тысяч градусов и превращается в плазму — ионизированный газ, опасный прежде всего для теплозащиты. Именно проникновение такой плазмы под теплозащитные плитки привело к гибели шаттла «Колумбия» в 2003 году.

Установка представляет собой индукционно-связанный плазменный тоннель. В нем поток газа разгоняют мощной вакуумной системой, а затем нагревают радиоволнами до температур порядка 5000 °C, превращая его в плазму.

1 / 4

В тоннель можно помещать образцы материалов, датчики и элементы конструкции. Поток плазмы сразу формирует вокруг них ударную волну, и ученые наблюдают, как теплозащита и электроника ведут себя в таких условиях. Установка уже используется для испытаний новых жаропрочных материалов.

Кроме того, установка может имитировать атмосферы других планет. После зажигания плазмы в установку можно подавать не только земной воздух, но и, например, углекислый газ, чтобы воспроизвести условия входа в атмосферу Марса.

Помимо испытаний материалов, исследователи проверяют еще одну идею: можно ли влиять на полет аппарата через плазму вокруг него. При входе в атмосферу корабль окружен плазменной оболочкой, которая формирует ударную волну и влияет на аэродинамику. Поскольку плазма состоит из заряженных частиц, сильное магнитное поле может изменить ее течение вокруг корпуса. Сейчас команда готовится к первым экспериментам, чтобы проверить, можно ли таким образом управлять направлением самого корабля.

Ранее расчеты показали, что под поверхностью Венеры могут существовать устойчивые лавовые тоннели, которые в будущем могут стать естественными укрытиями для человека.

Источник фото: University of Colorado at Boulder