Электромагнит вместо теплозащиты: в Японии испытали новый «щит» для космических кораблей

При входе в атмосферу перед космическим аппаратом возникает ударная волна, а воздух у поверхности разогревается до нескольких тысяч градусов. Обычно аппарат защищают теплостойкими плитками и абляционными материалами, которые при нагреве постепенно разрушаются и отводят тепло от корпуса.

Ученые предлагают использовать для защиты магнитное поле. При огромной температуре часть газа вокруг аппарата превращается в плазму, на которую можно воздействовать магнитным полем. Поле отодвигает раскаленный слой дальше от корпуса, уменьшает нагрев и одновременно усиливает торможение.

Раньше магнитогидродинамическое торможение проверяли на небольших моделях космических аппаратов с постоянными магнитами внутри. Такой магнит создает поле фиксированной силы и формы, поэтому исследователи не могли отдельно менять его параметры и смотреть, как это влияет на плазму. Команда Кохэя Симамуры заменила постоянный магнит электромагнитом из нескольких катушек, параметры которого можно настраивать.

Во время испытаний на модель воздействовали ударной волной со скоростью больше 7 км/с, имитируя условия входа в атмосферу. Электромагнит включали на несколько десятков микросекунд точно в момент прохождения волны. В двух вариантах модели удалось получить магнитные поля силой 1,24 и 1,58 Тл. Максимальное поле оказалось более чем вдвое сильнее, чем у обычного неодимового магнита.

Высокоскоростная камера показала, что магнитное поле действительно меняет поток плазмы: раскаленный слой перед моделью становился более чем на 15% толще и дальше отходил от поверхности. Следующий шаг — проверить систему в условиях, еще ближе к реальному входу космического аппарата в атмосферу.

Ранее ученые рассчитали, какое свечение мог бы создавать гипотетический аппарат с варп-двигателем при пролете через атмосферу.

Иллюстрация Tokyo Metropolitan University