Японские исследователи проверили магнитное торможение для возвращаемых аппаратов
Инженеры из Tokyo Metropolitan University создали стенд для испытаний магнитогидродинамического аэроторможения, технологии, которая может снизить нагрев космических аппаратов при входе в атмосферу и одновременно увеличить сопротивление потоку.
При обычном возвращении аппарат встречает ударную волну со скоростью в несколько километров в секунду. Воздух у поверхности разогревается до тысяч градусов, поэтому кораблям нужны теплозащитные плитки или расходуемые покрытия. Такая защита надежна, но добавляет массу, изнашивается и усложняет повторное использование.
Идея MHD-аэроторможения в том, чтобы воздействовать магнитным полем на слабоионизированную плазму в ударном слое. Поле отодвигает сверхгорячий слой дальше от поверхности аппарата, уменьшает тепловой поток к корпусу и может сильнее замедлять аппарат за счет роста аэродинамического сопротивления.
До сих пор испытания чаще проводили с постоянными магнитами внутри малых моделей. Это ограничивало силу и форму поля. Команда под руководством доцента Кохэя Симамуры встроила в модель импульсный электромагнит с настраиваемыми катушками. Его питает pulse-forming network, которая кратковременно подает сильный ток и синхронизирует магнитное поле с приходом ударной волны.
В опытах миниатюрную модель обдували ударной волной со скоростью более 7 километров в секунду в гиперзвуковой расширительной трубе. Камера высокой скорости снимала свечение нагретого слоя. Для двух моделей с разной геометрией исследователи получили поля 1,24 и 1,58 тесла. Второе значение более чем вдвое превосходит типичный уровень для неодимовых постоянных магнитов в подобных схемах.
При включенном поле светящийся ударный слой становился более чем на 15 процентов толще. Для разработчиков это важный признак того, что плазменный слой действительно можно отодвинуть от поверхности аппарата и использовать эффект для будущих возвращаемых миссий.
Авторы называют работу промежуточным шагом. Следующая цель не готовый теплозащитный экран, а переход к более реалистичным экспериментам с возвращаемыми аппаратами в атмосфере. Если метод подтвердится в таких условиях, он может стать частью технологии для многоразовых кораблей, посадочных аппаратов и миссий, которым приходится проходить плотные атмосферы планет.
