मौन का अंत - एक अंतरिक्ष यान के साथ संचार के लिए एक नई विधि

हाइपरसोनिक गति से वायुमंडल में प्रवेश करने वाले अंतरिक्ष यान की स्थितियों में, भारी मात्रा में गर्मी जारी की जाती है, जो न केवल वंश वाहन की सामग्री पर थर्मल भार की उच्च मांग रखती है, बल्कि एससीए के आसपास प्लाज्मा के गठन की ओर भी ले जाती है।

यह रेडियो संकेतों को ब्लॉक (या बल्कि विकृत करता है) - जिसके परिणामस्वरूप अंतरिक्ष यान कई मिनटों के लिए अपने ग्राउंड स्टेशनों के साथ संवाद करने में सक्षम नहीं है।
अंतरिक्ष यान के साथ स्थिर रेडियो संचार सुनिश्चित करने का कार्य अत्यंत आवश्यक है।

सैन्य पहलू में कोई कम प्रासंगिक समस्या नहीं है: हाइपरसोनिक मिसाइलों और आईसीबीएम युद्ध के सामरिक मिसाइल बलों। उदाहरण के लिए,

3M-22 (Zircon) / फोटो डेमो-मॉडल BrahMos-II में, लेकिन यह संभावना नहीं है कि 3M-22 बाहर खड़ा होगा:



ऑब्जेक्ट 4202 (यू -71):



"ऐसे" प्लाज्मा के माध्यम से रडार और रेडियो संचार काम नहीं करते हैं: विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा नुकसान और रेडियो शोर विकिरण की कुल शक्ति लगभग पूरी तरह से रेडियो चैनल की ऊर्जा क्षमता में कमी का निर्धारण करती है, काफी बढ़ जाती है और हताश पथ पर रेडियो संचार के नुकसान को निर्धारित करती है।

वायुमंडल के प्रवेश द्वार पर वियोग की घटना को मर्करी परियोजना और उसके बाद मिथुन और अपोलो कार्यक्रमों के दौरान खोजा गया था। यह लगभग 90 किलोमीटर की ऊँचाई पर और 40 किलोमीटर की दूरी तक अपने आप को प्रकट करता है - वायुमंडल में गिरने वाले कैप्सूल की सतह के तेजी से ताप के परिणामस्वरूप, इसकी सतह पर एक प्लाज्मा बादल बनता है, जो एक प्रकार का विद्युत चुम्बकीय स्क्रीन के रूप में कार्य करता है।

प्रभाव कहा जाता है (आधिकारिक तौर पर नहीं) रेडियो री-एंट्री फ़िएरी री-एंट्री के दौरान।

अपोलो 13 फिल्म के अंत में, जो तीन अंतरिक्ष यात्रियों के साथ एक असफल चंद्र मिशन प्रस्तुत करता है, दर्शक अंतरिक्ष यान से जुड़े तनाव का अनुभव करते हैं जो पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करते हैं। यह उस क्षण था जब जहाज के साथ संचार बाधित हो गया था, और अमेरिकी ह्यूस्टन में उड़ान ऑपरेटरों ने इन असीम रूप से लंबे और दर्दनाक सेकंड में घबराहट से धूम्रपान करना शुरू कर दिया। इस समय, अंतरिक्ष यान एक दूसरे ब्रह्मांडीय वेग से वायुमंडल में प्रवेश करता है, जिसके कारण यह गर्म आयनीकृत हवा से घिरा होता है, जिसके परिणामस्वरूप पृथ्वी के साथ संबंध बाधित होता है।



इसे स्पष्ट करने के लिए, मैं SKA सोयुज TMA-13M के वातावरण में प्रवेश करने का एक वीडियो प्रस्तुत करूंगा:



सबसे प्रासंगिक उदाहरण के रूप में - परीक्षण के दौरान संचार और टेलीमेट्री का नुकसान यूएसएएफ एक्स -51 ए स्क्रैमजेट लॉन्च करता है।

इस समस्या को हल करने के लिए कई प्रयास किए गए हैं:

1. सोवियत दृष्टिकोण (कार्यान्वित)।

- कमजोर निर्देशित माइक्रोवेव उत्सर्जक - थर्मल संरक्षण के लिए गर्म तापीय संरक्षण और पिघला हुआ सामग्री के साथ हवाई एंटेना।
- थर्मल सुरक्षा के साथ ऑन-बोर्ड एंटेना, जिनमें से मूल डिजाइनों में उच्च तापमान वाले वायुगतिकीय हीटिंग के प्रभावों के लिए उनके रेडियो पारदर्शिता की संवेदनशीलता कम है।
- वायुगतिकीय ताप स्थितियों के लिए रेडियो ब्लीचिंग एओ के तरीके, गर्म एओ में नुकसान में कमी प्रदान करते हैं।
- "लंबे" गर्मी प्रतिरोधी एंटेना का उपयोग, प्लाज्मा म्यान फिल्म से बाहर निकाला गया।


2. चीनी दृष्टिकोण (ड्राफ्ट)
संकेत का प्रवर्धन, जो प्रतिध्वनि, या समन्वित विद्युत चुम्बकीय दोलनों, प्लाज्मा खोल और आसपास के विमान के बीच, एक विशेष परत द्वारा बनाया जा सकता है। आकाशीय वैज्ञानिक सामान्य हाइपरसोनिक उड़ान के दौरान आवश्यक गुंजयमान स्थितियों को बनाने के लिए "मिलान परत" जोड़ने का सुझाव देते हैं।

यह माना जाता है कि मिलान परत एक पारंपरिक विद्युत सर्किट में संधारित्र के रूप में काम करेगी। दूसरी ओर, प्लाज्मा शेल, एक प्रारंभ करनेवाला के रूप में कार्य करता है, जो इसके माध्यम से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह में परिवर्तन को रोकता है। जब एक संधारित्र और एक प्रारंभ करनेवाला एक साथ जुड़े होते हैं, तो वे एक प्रतिध्वनि सर्किट बना सकते हैं।

एक बार प्रतिध्वनि पहुँच जाने के बाद, ऊर्जा प्लाज्मा और मिलान परत के बीच स्थिर रूप से प्रसारित होना शुरू हो जाएगी, जैसा कि एक विद्युत परिपथ में पारंपरिक धारिता और अधिष्ठापन के साथ होता है। नतीजतन, पृथ्वी से आने वाले रेडियो सिग्नल मिलान परत और प्लाज्मा शेल के माध्यम से प्रचार कर सकते हैं, जैसे कि वे मौजूद नहीं थे ।

नोट: इस दृष्टिकोण को प्रभावी ढंग से काम करने के लिए, विमान के साथ संवाद करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विद्युत चुम्बकीय तरंगों की लंबाई की तुलना में मिलान परत और प्लाज्मा खोल की मोटाई कम होनी चाहिए।

परिणामस्वरूप, प्रस्तावित विधि काम नहीं करेगी यदि वर्तमान में एंटेना की आवृत्ति सीमा बहुत अधिक है।

3. अमेरिकी दृष्टिकोण

स्पेस शटल युग में, समस्या को पुन: प्रयोज्य जहाज के रूप में आंशिक रूप से हल किया गया था। इसके वायुगतिकीय डिजाइन ने कम प्लाज्मा फ्लक्स घनत्व वाले क्षेत्रों को जन्म दिया, जो सीमित संचार के लिए अनुमति देता है: एक वंश वाहन - प्रक्षेपवक्र के कुछ हिस्सों में एक एमसीसी।

नोट: वंश वाहन के वातावरण में प्रवेश के कोण, इसकी गति (आमतौर पर अधिकतम 20-25), और इसके वायुगतिकीय आकार जैसे कारक आयनित गैस फ्लक्स घनत्व को प्रभावित करते हैं।

जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt; DLR) ने स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी (कैलिफोर्निया में स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी) के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर नई तकनीक के काफी सफल परीक्षण किए, जो भविष्य में वायुमंडल में प्रवेश करने पर अंतरिक्ष यात्रियों के संचार के नुकसान से छुटकारा दिलाएंगे और संभवतः हवाई के कामकाज को सुनिश्चित करेंगे। हाइपरसोनिक मिसाइल या वॉरहेड के लिए जीओएस लोकेटर।



जनवरी 2016 में, एक संयुक्त स्टार्टअप ने सकारात्मक परिणामों के साथ प्रयोग किए।

परीक्षणों के लिए, हमने डीएलआर विभाग के सुपरसोनिक और हाइपरसोनिक प्रौद्योगिकियों की पवन सुरंग का इस्तेमाल किया, जो कि कोलोन में वायुगतिकी और प्रवाह प्रौद्योगिकी संस्थान में और प्लाज्मा बनाने के लिए एक उच्च-शक्ति चाप हीटर है।

स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में अमेरिकी वैज्ञानिकों के गणितीय मॉडल के आधार पर वास्तविक परीक्षण स्थितियों को फिर से बनाया गया, जिसका नेतृत्व सिद्दार्थ कृष्णमूर्ति ने किया। एक परीक्षण उपकरण (डिसेंट मॉड्यूल का सिम्युलेटर), जिसमें एक हीट शील्ड और एक ट्रांसमिटिंग हीट-रेसिस्टेंट रेडियो डिवाइस (ट्रांसमीटर) होता है, एक प्लाज्मा स्ट्रीम से कई हजार डिग्री तक गर्म होता है।

रेडियो सिग्नल प्राप्त करने के लिए एक एंटीना गर्म गैस के प्रवाह के बाहर स्थापित किया गया था।





विचार का सार: ट्रांसमीटर एंटीना के तत्काल आसपास के क्षेत्र में, एक नकारात्मक वोल्टेज क्षेत्र उत्पन्न होता है जो आयनित प्लाज्मा स्ट्रीम (नकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों) को दोहराता है, जिससे रेडियो संकेतों के लिए प्लाज्मा कोकून में एक खिड़की खुलती है।

यह विंडो लंबे समय तक खुली नहीं रह सकती, क्योंकि:

- प्लाज्मा फिल्म उच्च प्रवाह दर के कारण वस्तु के सापेक्ष स्थिर नहीं है।



- प्लाज्मा में सकारात्मक रूप से आवेशित आयन भी होते हैं, जो "महान आनंद" के साथ नकारात्मक क्षेत्र जनरेटर के लिए आकर्षित होंगे।



इसलिए, क्षेत्र स्पंदित हो रहा है, वोल्टेज दालों में उत्पन्न होता है: हर कुछ मिलीसेकंड। यह अंतराल डेटा के प्रसारण और स्वागत की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है।

अब तक, स्पंदित विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके एक प्लाज्मा खोल के माध्यम से रेडियो संचार की विधि केवल संख्यात्मक सिमुलेशन में विकसित की गई है।

कृष्णमूर्ति स्वयं सादगी और सहयोग की गति से प्रभावित थे: "तीन महीने के भीतर, हमें अभ्यास में अपनी कार्यप्रणाली का परीक्षण करने का अवसर मिला, और साथ ही, इस क्षेत्र में DLR से डेटा और सर्वोत्तम अभ्यास भी प्राप्त किए।"

सुपरसोनिक और हाइपरसोनिक प्रौद्योगिकी विभाग के अध्यक्ष अली गुलहान का समान रूप से सकारात्मक राय है: "डीएलआर और स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के बीच सहयोग अवरोही अंतरिक्ष यान के साथ संचार विफलता की समस्या को हल करने के लिए एक आदर्श आधार है।"

न केवल नए, बल्कि मौजूदा अंतरिक्ष यान में भी उपयोग के लिए रेडियो संचार प्रौद्योगिकी को और बेहतर और अनुकूलित किया जाएगा।

कुछ शर्तें:
AO एंटीना विंडो।
SKA (KA, SA) - वंश अंतरिक्ष यान (विविधताओं में)
GOS- होमिंग हेड।
RGSN (ARGSN) - रडार साधक।

उपयोग किए गए दस्तावेज़, फ़ोटो और वीडियो:

डिसेंट स्पेसक्राफ्ट के ऑन-बोर्ड रेडियो इंजीनियरिंग कम्युनिकेशन सिस्टम की कार्यप्रणाली में सुधार (उच्च साक्षत्कार आयोग पर शोध और सार का विषय), तकनीकी विज्ञान के अभ्यर्थी Cordero, Liborio)