Di bawah kondisi pesawat ruang angkasa memasuki atmosfer dengan kecepatan hipersonik, sejumlah besar panas dilepaskan, yang tidak hanya menempatkan tuntutan tinggi pada beban termal pada bahan kendaraan keturunan, tetapi juga mengarah pada pembentukan plasma di sekitar SCA.
Ini memblokir (atau lebih tepatnya mendistorsi) sinyal radio - akibatnya wahana antariksa tidak dapat berkomunikasi dengan stasiun darat selama beberapa menit.
Tugas memastikan komunikasi radio yang stabil dengan pesawat ruang angkasa sangat mendesak.
Yang tidak kalah relevan adalah masalah dalam aspek militer: Pasukan Rudal Strategis dari rudal hipersonik dan hulu ledak ICBM. Misalnya, untuk:
3M-22 (Zircon) / dalam demo-model foto BrahMos-II, tetapi sepertinya 3M-22 tidak akan menonjol:
Objek 4202 (Yu-71):
Radar dan komunikasi radio melalui "seperti" plasma tidak bekerja: daya total kehilangan energi elektromagnetik dan radiasi kebisingan radio hampir sepenuhnya menentukan penurunan potensi energi saluran radio secara keseluruhan, secara signifikan meningkatkan dan menentukan hilangnya komunikasi radio pada jalur penurunan.
Fenomena terputusnya pintu masuk ke atmosfer ditemukan selama proyek Merkurius, dan kemudian program Gemini dan Apollo. Ini memanifestasikan dirinya pada ketinggian drop sekitar 90 kilometer dan sampai tanda 40 kilometer - sebagai akibat dari pemanasan cepat permukaan kapsul yang jatuh di atmosfer, awan plasma terbentuk di permukaannya, yang bertindak sebagai semacam layar elektromagnetik.
Efeknya disebut (tidak secara resmi) Radio Diam Selama Re-Entry Berapi-api.
Pada akhir film
Apollo 13 , yang menyajikan misi bulan yang gagal dengan tiga astronot di dalamnya, pemirsa mengalami ketegangan yang terkait dengan pesawat ruang angkasa yang memasuki atmosfer bumi. Pada saat itulah komunikasi dengan kapal terputus, dan operator penerbangan di American Houston mulai merokok dengan gugup dalam detik-detik yang panjang dan menyakitkan ini. Pada saat ini, pesawat ruang angkasa memasuki atmosfer dengan kecepatan kosmik kedua, yang menyebabkannya dikelilingi oleh udara terionisasi yang panas, sehingga koneksi dengan Bumi terputus.
Untuk membuatnya lebih jelas, saya akan menyajikan video memasuki suasana SKA Soyuz TMA-13M:
Sebagai contoh yang paling relevan - hilangnya komunikasi dan telemetri selama uji peluncuran USAF X-51A Scramjet.
Beberapa upaya telah dilakukan untuk mengatasi masalah ini:1. Pendekatan Soviet (diterapkan).
- Pemancar gelombang mikro yang diarahkan lemah - antena udara dengan perlindungan panas dan bahan cair untuk perlindungan termal.
- Antena on-board dengan proteksi termal, desain aslinya memiliki sensitivitas transparansi radio yang lebih rendah terhadap efek pemanasan aerodinamika suhu tinggi.
- Metode AO pemutihan radio untuk kondisi pemanasan aerodinamis, memberikan pengurangan kerugian pada AO yang dipanaskan.
- Penggunaan antena tahan panas "panjang", diambil dari selubung plasma.
2. Pendekatan Tiongkok (konsep)
Amplifikasi sinyal, yang dapat dibuat oleh resonansi, atau osilasi elektromagnetik terkoordinasi, antara shell plasma dan pesawat di sekitarnya, lapisan khusus. Ilmuwan langit menyarankan untuk menambahkan "lapisan yang cocok" untuk menciptakan kondisi resonansi yang diperlukan selama penerbangan hipersonik normal.
Diasumsikan bahwa lapisan yang cocok akan berfungsi sebagai kapasitor dalam rangkaian listrik konvensional. Shell plasma, di sisi lain, bertindak sebagai induktor, yang mencegah perubahan arus listrik yang melewatinya. Ketika kapasitor dan induktor dihubungkan bersama, mereka dapat membentuk sirkuit resonan.
Setelah resonansi tercapai, energi akan mulai beredar secara stabil antara plasma dan lapisan yang cocok, seperti halnya dengan kapasitansi konvensional dan induktansi dalam rangkaian listrik. Akibatnya, sinyal radio yang masuk dari Bumi dapat merambat melalui lapisan yang cocok dan kulit plasma, seolah-olah tidak ada .
Catatan: agar pendekatan ini bekerja secara efektif, ketebalan lapisan yang cocok dan cangkang plasma harus kurang dari panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk berkomunikasi dengan pesawat.
Akibatnya, metode yang diusulkan tidak akan berfungsi jika rentang frekuensi antena terlalu tinggi, seperti saat ini.
3. Pendekatan Amerika
Di era Space Shuttle, masalahnya sebagian diselesaikan dengan bentuk kapal yang dapat digunakan kembali. Desain aerodinamisnya memunculkan area dengan kepadatan fluks plasma yang lebih rendah, yang memungkinkan komunikasi terbatas: kendaraan keturunan - MCC di beberapa bagian lintasan.Catatan: faktor-faktor seperti sudut masuk ke atmosfer kendaraan keturunan, kecepatannya (biasanya Max 20-25), dan bentuk aerodinamisinya mempengaruhi kerapatan fluks gas terionisasi.
Pusat dirgantara Jerman (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt; DLR) bersama dengan para peneliti dari Universitas Stanford (Stanford University di California) melakukan tes yang cukup berhasil dari teknologi baru, yang di masa depan akan meringankan astronot dari kehilangan komunikasi saat memasuki atmosfer dan mungkin memastikan fungsi dari udara tersebut. Pencari GOS untuk rudal atau hulu ledak hipersonik.
Pada Januari 2016, startup bersama melakukan percobaan dengan hasil positif.
Untuk pengujian, kami menggunakan terowongan angin teknologi supersonik dan hipersonik Departemen DLR di Institut Aerodinamika dan Teknologi Aliran di Cologne dan pemanas busur daya tinggi untuk membuat plasma.
Kondisi pengujian aktual diciptakan kembali berdasarkan model matematika dari ilmuwan Amerika di Stanford University, yang dipimpin oleh Siddarth Krishnamoorthy. Alat uji (simulator dari modul turunan), terdiri dari pelindung panas dan perangkat radio tahan panas (pemancar) pemancar, terpapar ke aliran plasma yang dipanaskan hingga beberapa ribu derajat.
Antena untuk menerima sinyal radio dipasang di luar aliran gas panas.
Inti gagasan: di sekitar antena pemancar, dihasilkan medan tegangan negatif yang mengusir aliran plasma terionisasi (ion negatif dan elektron), sehingga membuka jendela di kepompong plasma untuk sinyal radio.
Jendela ini tidak bisa terbuka untuk waktu yang lama, karena:
- Film plasma tidak stasioner relatif terhadap objek karena laju aliran tinggi.
- Dalam plasma ada juga ion bermuatan positif, yang dengan "senang" akan tertarik ke generator medan negatif.
Oleh karena itu, medan berdenyut, tegangan dihasilkan dalam pulsa: setiap beberapa milidetik. Interval ini cukup untuk memungkinkan pengiriman dan penerimaan data.
Sampai sekarang, metode komunikasi radio melalui cangkang plasma menggunakan medan listrik berdenyut telah dikembangkan hanya dalam simulasi numerik.
Krishnamurti sendiri terkesan dengan kesederhanaan dan kecepatan kerja sama: "Dalam waktu tiga bulan, kami memiliki kesempatan untuk menguji metodologi kami dalam praktik dan, pada saat yang sama, menerima data dan praktik terbaik dari DLR di bidang ini."
Ali Gulhan, ketua Departemen Teknologi Supersonik dan Hipersonik, memiliki pendapat yang sama positifnya: "Kolaborasi antara DLR dan Stanford University adalah dasar yang ideal untuk menyelesaikan masalah kegagalan komunikasi dengan pesawat ruang angkasa keturunan."
Teknologi komunikasi radio akan lebih ditingkatkan dan diadaptasi untuk digunakan tidak hanya di pesawat baru, tetapi juga di pesawat ruang angkasa yang ada.
Beberapa istilah:
Jendela antena AO.
SKA (KA, SA) - keturunan pesawat ruang angkasa (dalam variasi)
GOS- homing head.
RGSN (ARGSN) - pencari radar.
Dokumen, foto, dan video yang digunakan:Meningkatkan efisiensi fungsi sistem komunikasi teknik radio on-board dari pesawat ruang angkasa keturunan (topik disertasi dan abstrak pada Komisi Pengesahan Tinggi 12/05/07, Kandidat Ilmu Pengetahuan Teknis Cordero, Liborio)