Ende der Stille - eine neue Methode zur Kommunikation mit einem Raumschiff
Unter Bedingungen, in denen Raumfahrzeuge mit Überschallgeschwindigkeit in die Atmosphäre eintreten, wird eine große Wärmemenge freigesetzt, die nicht nur hohe Anforderungen an die thermischen Belastungen der Materialien des Abstiegsfahrzeugs stellt, sondern auch zur Bildung von Plasma um den SCA führt.Dadurch werden Funksignale blockiert (oder vielmehr verzerrt), wodurch das Raumschiff mehrere Minuten lang nicht mit seinen Bodenstationen kommunizieren kann.Die Aufgabe, eine stabile Funkkommunikation mit Raumfahrzeugen sicherzustellen, ist sehr dringend.Die militärische Aufgabe ist nicht weniger relevant: die strategischen Raketenkräfte von Hyperschallraketen und ICBM-Sprengköpfen. Zum Beispiel für:3M-22 (Zirkon) / im Fotodemomodell BrahMos-II, aber es ist unwahrscheinlich, dass 3M-22
auffällt : Objekt 4202 (Yu-71):
Radar- und Funkkommunikation durch "solches" Plasma funktionieren nicht: Die Gesamtleistung der elektromagnetischen Energieverluste und der Funkrauschstrahlung bestimmt fast vollständig die Abnahme des Energiepotentials des Funkkanals als Ganzes, erhöht und bestimmt den Verlust der Funkkommunikation auf dem Abstiegspfad erheblich.Das Phänomen der Trennung am Eingang zur Atmosphäre wurde während des Mercury-Projekts und anschließend der Programme Gemini und Apollo entdeckt. Es manifestiert sich in einer Fallhöhe von etwa 90 Kilometern und bis zu einer Markierung von 40 Kilometern. Durch die schnelle Erwärmung der Oberfläche einer in die Atmosphäre fallenden Kapsel bildet sich auf ihrer Oberfläche eine Plasmawolke, die als eine Art elektromagnetischer Schirm fungiert.Der Effekt wird (nicht offiziell) Radio Silence während des feurigen Wiedereintritts genannt.Am Ende des Apollo 13- Films , der eine gescheiterte Mondmission mit drei Astronauten an Bord darstellt, erleben die Zuschauer Spannungen, die mit dem Eindringen des Raumfahrzeugs in die Erdatmosphäre verbunden sind. In diesem Moment wurde die Kommunikation mit dem Schiff unterbrochen und die Flugbetreiber im amerikanischen Houston begannen in diesen unendlich langen und schmerzhaften Sekunden nervös zu rauchen. In diesem Moment tritt das Raumschiff mit einer zweiten kosmischen Geschwindigkeit in die Atmosphäre ein, was dazu führt, dass es von heißer ionisierter Luft umgeben ist, wodurch die Verbindung zur Erde unterbrochen wird.
Um es klarer zu machen, werde ich ein Video über den Eintritt in die Atmosphäre von SKA Sojus TMA-13M präsentieren:Als relevantestes Beispiel - der Verlust von Kommunikation und Telemetrie während des Teststarts USAF X-51A Scramjet.Es wurden mehrere Versuche unternommen, um dieses Problem zu lösen:1. Der sowjetische Ansatz (umgesetzt).- Schwach gerichtete Mikrowellenstrahler - Luftantennen mit beheiztem Wärmeschutz und geschmolzenem Material zum Wärmeschutz.
- Bordantennen mit Wärmeschutz, deren ursprüngliche Konstruktion eine geringere Empfindlichkeit ihrer Funktransparenz gegenüber den Auswirkungen der aerodynamischen Hochtemperaturheizung aufweist.
- Verfahren zum Radiobleichen von AO unter aerodynamischen Heizbedingungen, um die Verluste bei erhitztem AO zu verringern.
- Verwendung von "langen" hitzebeständigen Antennen, die aus dem Plasma-Mantelfilm entnommen wurden.
2. Chinesischer Ansatz (Entwurf), , , , , . « » .
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Sobald die Resonanz erreicht ist, beginnt die Energie stabil zwischen dem Plasma und der Anpassungsschicht zu zirkulieren, wie dies bei herkömmlicher Kapazität und Induktivität in einem Stromkreis der Fall ist. Infolgedessen kann sich das von der Erde eingehende Funksignal durch die passende Schicht und die Plasmahülle ausbreiten, als ob sie nicht existieren würden .Hinweis: Damit dieser Ansatz effektiv funktioniert, muss die Dicke der Anpassungsschicht und der Plasmahülle geringer sein als die Länge der elektromagnetischen Wellen, die für die Kommunikation mit dem Flugzeug verwendet werden.Infolgedessen funktioniert das vorgeschlagene Verfahren nicht, wenn der Frequenzbereich der Antennen wie derzeit zu hoch ist.3. Amerikanischer AnsatzIn der Space-Shuttle-Ära wurde das Problem teilweise mit der Form eines wiederverwendbaren Schiffes gelöst. Aufgrund seines aerodynamischen Designs entstanden Bereiche mit einer geringeren Plasmaflussdichte, die eine eingeschränkte Kommunikation ermöglichen: ein Abstiegsfahrzeug - ein MCC in einigen Teilen der Flugbahn.Hinweis: Faktoren wie der Eintrittswinkel in die Atmosphäre des Abstiegsfahrzeugs, seine Geschwindigkeit (normalerweise max. 20-25) und seine aerodynamische Form beeinflussen die Flussdichte des ionisierten Gases.Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) führte zusammen mit Forschern der Stanford University (Stanford University in Kalifornien) recht erfolgreiche Tests der neuen Technologie durch, die in Zukunft Astronauten von Kommunikationsverlusten beim Eintritt in die Atmosphäre entlasten und möglicherweise das Funktionieren der Luft sicherstellen werden GOS-Ortungsgeräte für Hyperschallraketen oder Sprengköpfe.
Im Januar 2016 führte ein gemeinsames Startup Experimente mit positiven Ergebnissen durch.Für Tests verwendeten wir den Windkanal der Überschall- und Hyperschalltechnologien der DLR-Abteilung des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik in Köln und eine Hochleistungs-Lichtbogenheizung, um ein Plasma zu erzeugen.Die tatsächlichen Testbedingungen wurden basierend auf mathematischen Modellen amerikanischer Wissenschaftler an der Stanford University unter der Leitung von Siddarth Krishnamoorthy neu erstellt. Ein Testgerät (Simulator des Abstiegsfahrzeugs), bestehend aus einem Hitzeschild und einem sendenden hitzebeständigen Funkgerät (Sender), wurde einem auf mehrere tausend Grad erhitzten Plasmastrom ausgesetzt.Eine Antenne zum Empfang von Funksignalen wurde außerhalb des Heißgasstroms installiert.
Das Wesentliche der Idee: In unmittelbarer Nähe der Sendeantenne wird ein negatives Spannungsfeld erzeugt, das den ionisierten Plasmastrom (negative Ionen und Elektronen) abstößt und dadurch ein Fenster im Plasmakokon für Funksignale öffnet.Dieses Fenster kann nicht lange geöffnet sein, weil:- Der Plasmafilm ist aufgrund hoher Durchflussraten relativ zum Objekt nicht stationär.
- Im Plasma befinden sich auch positiv geladene Ionen, die mit "großer Freude" vom Negativfeldgenerator angezogen werden.
Daher pulsiert das Feld, die Spannung wird in Impulsen erzeugt: alle paar Millisekunden. Dieses Intervall reicht aus, um Daten senden und empfangen zu können.Bisher wurde die Methode der Funkkommunikation durch eine Plasmahülle unter Verwendung eines gepulsten elektrischen Feldes nur in der numerischen Simulation entwickelt.Krishnamurti selbst war beeindruckt von der Einfachheit und Geschwindigkeit der Zusammenarbeit: „Innerhalb von drei Monaten hatten wir die Gelegenheit, unsere Methodik in der Praxis zu testen, und erhielten gleichzeitig Daten und Best Practices vom DLR in diesem Bereich.“Ali Gulhan, Leiter der Abteilung für Überschall- und Hyperschalltechnologie, ist gleichermaßen positiv bewertet: „Die Zusammenarbeit zwischen dem DLR und der Stanford University ist eine ideale Grundlage für die Lösung des Problems des Kommunikationsfehlers mit dem Abstiegsraumschiff.“Die Funkkommunikationstechnologie wird nicht nur für den Einsatz weiter verbessert und angepasst . in den neuen, sondern auch bestehende RaumschiffEinige Begriffe:. AO-AntennenboxSCA (CA, CA) - ein Raumschiff landen (in Variationen)GSN- Sucher.RGSN (ARGSN) - Radio okatsionnaya GOS.Nutzung von Dokumenten, Fotos und Video:Verbesserung der Funktionseffizienz von Bordkommunikationskommunikationssystemen von Raumfahrzeugen mit Abstieg (Thema der Dissertation und Zusammenfassung der Higher Attestation Commission 12/05/07, Kandidat der Technischen Wissenschaften Cordero, Liborio)Source: https://habr.com/ru/post/de401297/
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