La victoria sobre el plasma: un nuevo método para comunicarse con la nave espacial.


Fürchte nicht schwere Arbeit, fürchte leere Reden.

Das ist unmöglich! Pero lo hicieron. Los alemanes lograron conquistar la sordera de plasma, la estupidez y, probablemente, la ceguera del montón.


Mucho se ha escrito y debatido en TopWar acerca de la opacidad del plasma, el hipersonido y la radio para las ojivas en caída. En los "Plasmostels de la URSS", sin embargo, también hubo batallas calientes:
Plasma "sigilo" - nuestra respuesta a la "invisible" estadounidense.
Estados Unidos busca acelerar el desarrollo de armas hipersónicas.
Warhead: qué hay dentro y cómo funciona después de la separación del cohete.
Plasma en la ciencia militar. Proyectos y perspectivas.

A veces, tanto los artículos como las batallas llegaron al punto de lo absurdo.


Prefacio, que llevará casi artículos de 2 / 3. Pero es necesario. De lo contrario, de ninguna manera.

En las condiciones de entrada de la nave espacial a la atmósfera a velocidades hipersónicas, se libera una gran cantidad de calor, lo que no solo impone una gran demanda de cargas térmicas en los materiales del vehículo de descenso, sino que también conduce a la formación de plasma alrededor del SKA. Esto bloquea (o, mejor dicho, distorsiona) las señales de radio; como resultado, la nave no puede comunicarse con sus estaciones terrestres durante varios minutos.

La tarea de asegurar comunicaciones de radio estables con naves espaciales descendentes es muy aguda.
La victoria sobre el plasma: un nuevo método para comunicarse con la nave espacial.


La tarea tampoco es menos urgente en el aspecto militar: el CWSU de misiles hipersónicos y ojivas ICBM. Por ejemplo, para:
3М-22 (“Zircon”) / en la demostración fotográfica BrahMos-II, pero es poco probable que 3М-22 sea diferente.


Objeto 4202 (Yu-71) (Así es como lo representa el camarada Korotchenko).


O como lo presenta el Washington Times:



La radiolocalización y la comunicación por radio a través de "tal" plasma no funcionan: la potencia total de las pérdidas de energía electromagnética y la radiación del ruido de radio determinan casi por completo la reducción del potencial de energía del canal de radio de comunicación en su conjunto, aumentan significativamente y predeterminan la pérdida de comunicación por radio en la trayectoria de descenso.



El fenómeno de la interrupción de la comunicación en la entrada a la atmósfera se descubrió durante el proyecto "Mercury", y luego los programas "Gemini" y "Apollo". Se manifiesta a una altura de declive de aproximadamente 90 kilómetros y a la marca de 40 kilómetros, como resultado del rápido calentamiento de la superficie de una cápsula que cae en la atmósfera, una película de nube de plasma se forma en su superficie, actuando como un tipo de pantalla electromagnética.


El efecto se llama (no oficialmente) Silencio de radio durante la reentrada ardiente.

Al final de película "Apollo-13"En el que se presenta la fallida misión lunar con tres astronautas a bordo, los espectadores experimentan tensiones relacionadas con la entrada de la nave a la atmósfera terrestre. Fue en ese momento que se interrumpió la conexión con la nave, y los operadores de vuelo en Houston, Estados Unidos comenzaron a fumar nerviosamente en esos segundos interminables y dolorosos. En este punto, la nave espacial entra en la atmósfera a la segunda velocidad cósmica, lo que lleva a su entorno rodeado de aire ionizado caliente, como resultado de lo cual se interrumpe la comunicación con la Tierra.

Para que sea más claro, presentaré el video de la entrada a la atmósfera de SKA Soyuz TMA-13M:


Como el ejemplo más relevante, la pérdida de comunicación y telemetría durante los lanzamientos de prueba del USAF X-51A Scramjet.


Hu de este "plasma" y de donde viene? Ofrezco preparaciones caseras:
1. La opción propuesta por mi contraparte, querida. Zholdosh (Lengua kirguisa utilizada: no juré, no necesito una prohibición) OPERADOR (se conserva la ortografía y el estilo):
No confunda el don de Dios - TOKAMAK con huevos fritos, volando a velocidades superiores a 5 M (1,5 km / s). El plasma se formó a su alrededor debido a la disociación de las moléculas de aire....

En la discusión del artículo: Sobre el inicio de las pruebas en el mar de cohetes hipersónicos Zircon.
Esto no es del todo cierto, pero aceptable. De hecho, todo es más complicado.
2. Mi opción (no el hecho de que esto sea conocimiento absoluto):

- Ionización "natural" del aire atmosférico.


La figura muestra los valores resultantes de la concentración de electrones en equilibrio (electrón / cm ^ 3) dependiendo de la altitud y la velocidad de la nave espacial que ingresa a la atmósfera;
-modulación de la entrada a la atmósfera, los ángulos de inclinación y desvío (plasma "fonit" el fondo o carenado, o todas sus partes (importante para el elemento marcado con *)), dependiendo de la densidad (altura) del medio, los modos de flujo del gas del cuerpo cambian;


- onda de choque, distancia de los desechos y su forma, intercambio de calor en la capa límite, influencia de si la difusión térmica (los componentes individuales se difunden y entran en reacciones químicas o no);


La capa límite aerodinámica sirve como una fuente de energía transmitida a la superficie del aparato durante la entrada a la atmósfera (movimiento en ella)
-tipo de aparatos de protección térmica (*): acumulador de calor o protección térmica mediante ablación de masa (ablación);
Durante la ablación se obtiene generalmente un cóctel, ya que No solo las moléculas de aire, sino también las moléculas / átomos (iones, electrones) de la protección contra el calor participan en la formación de plasma.



Líquido (**), que se obtiene por calentamiento y evaporación del HRC, es decir, una fusión de protección térmica fluye (literalmente) sobre la superficie de un dispositivo hipersónico (ojiva).


Los fotones eliminan los electrones de las moléculas y los átomos del aire y del propio aparato (su protección térmica).
Sí, sí: a tales energías y temperaturas, una gran cantidad de luz extrae nubes de electrones de los "bloques de construcción" de la materia, ver [1]


- el efecto magnetohidrodinámico sobre el plasma durante el flujo hipersónico alrededor del cuerpo y su efecto sobre la "piel" del plasma y la transferencia de calor y masa en el choque y en la capa límite [2];



- cuerpos electrificados, campos eléctricos inducidos *** en cargas e incluso electrólisis (ver **);


Ejemplos:
+ electrolito y migración de la carga desde el ánodo al cátodo;
+ una bola que se adhiere a la pared, si la frotas en el cuero cabelludo (si es calva, puedes frotarla en otra persona). Y la pared no está electrificada, es neutra. Sin embargo, "palos"!

Mi hijo viene corriendo a casa y dice:
Quiero mostrarte el enfoque.

Toma un trozo de papel, lo desgarra en trozos pequeños, saca su bolígrafo y frota su cabello.
Y luego lo que pasó, creo que lo adivinaste ...
- descargas en flujo supersónico;

И многое другое.

Quizás termine y regrese a nuestras "ovejas". Qué opción elegir (operador o la mía) - decida usted mismo.
Recuerda solo esta foto *** (es útil):


¿Qué es este plasma nocivo que interfiere con las ondas de radio y el radar?


Después de todo, el plasma es aparentemente "gas cuasineutral ionizado"! Gas, pero no el gas.
- la antena, simplemente hablando, se está quemando, y la ventana de la antena (AO) también puede quemar o cambiar su constante dieléctrica.

Nos fijamos en las antenas SKA "Este". Todas estas antenas simplemente se quemarán, comenzando a una altura de 130 km..


- La densidad electrónica del plasma cambia constantemente, la constante dieléctrica del gas ionizado es menor que la unidad y depende de la frecuencia de las oscilaciones.
- cuanto mayor sea el ángulo de incidencia de la onda en el plasma, mayor será la densidad electrónica necesaria para la reflexión y mayor será la reflexión.
-Fase y velocidad de propagación grupal de las ondas de radio. Si la frecuencia de operación se acerca a la frecuencia natural del gas ionizado (ω → ω0), la velocidad del grupo disminuye (υгр → 0), y la velocidad de la fase aumenta bruscamente (υф → ∞). Pérdida de energía de las olas.
-la velocidad electrónica total es la suma de la velocidad térmica ut y la velocidad adquirida bajo la acción del campo eléctrico de la onda transmitida uЕ, y usualmente uт> uЕ.
Si alguien, después de leer este poema, no corrió para inscribirse en los cursos de "Profesor de Física Aplicada" ... Entonces, desperdicié mi tiempo y su tiempo en vano.

Ha habido varios intentos para resolver este problema:
1. Enfoque soviético (implementado).
- Los emisores de microondas de baja dirección de las antenas a bordo con blindaje térmico y el material se funden en la protección térmica.
- Antenas a bordo con protección térmica, cuyo diseño original tiene una sensibilidad reducida de su radio transparencia a los efectos del calentamiento aerodinámico a alta temperatura.
- Métodos de iluminación por radio AO para las condiciones de calentamiento aerodinámico, proporcionando una reducción de las pérdidas en el AO calentado.
- El uso de antenas "largas" resistentes al calor extraídas de la película de membrana plasmática.
—Aumento de la EFICIENCIA DE LA OPERACIÓN SISTEMAS DE COMUNICACIÓN DE INGENIERÍA DE RADIO DEL APARATO DE ESPACIO DEVUELTO
- Debido a la imposición de un campo eléctrico constante en la superficie radiante de un AO, en este caso se produce una redistribución de la carga en la masa fundida en la superficie de la protección térmica, lo que conduce a una disminución de las pérdidas en ella, y por lo tanto a la iluminación de AO.
- Debido al suministro de refrigerante a través de la pantalla térmica porosa a su superficie, esto resulta en una disminución de la temperatura de la superficie radiante de la AO a una temperatura por debajo del punto de fusión.
—Y también principio pasivo- Es la construcción de protección contra el calor de la combinación de materiales con diferentes puntos de fusión, lo que conduce a una redistribución del campo de temperatura sobre la superficie de la protección contra el calor y proporciona una mayor transparencia de radio en la parte SKA (ojiva).

Pero el problema de pasar una EMW (sin pérdida y distorsión) a través de un plasma tan "inquieto" permanece. Y es importante no solo para el SKA, sino también para el lanzamiento de cohetes y vehículos de lanzamiento. Antorcha RD - el mismo potente generador de plasma.


Se necesita telemetría (la PMU siempre quiere saber "Qué, dónde, cuándo?"), Y muchos utilizan el control de la radio.

No cargaré fotos y dibujos aquí por razones obvias, solo para dar un ejemplo: el interceptor 53Т6 (SH-08 / ABM-3A GAZELLE, Gazelle) PRO Am-135 "Amur".


El sistema de control de comandos de radio, el acusado y el piloto automático a bordo, la transferencia de comandos de guía y otros comandos se realizan a través del canal de la estación de transferencia de comandos (SEC).
Los comandos del receptor de antena y el encuestado están ubicados en pares en las PC 2. en el cuerpo del cohete, el blindaje de las antenas del plasma que surge del vuelo del cohete en la atmósfera se produce mediante la inyección de freón o un líquido similar en sus propiedades.


Sin embargo, el OPERADOR nuevamente me dijo mejor y más claro (estilo y ortografía preservados):
El chorro de freón forma un canal de gas no de plasma para mantener la línea de comando de radio entre el punto de guía y el cohete. En el caso de que un misil salga del horizonte de radio, se reduce la velocidad a 5M para garantizar el rumbo con el radar a bordo
.

2. Enfoque chino (proyecto)


- Amplificación de la señal, que puede ser creada por resonancia, o por oscilaciones electromagnéticas coordinadas, entre la capa de plasma y la aeronave circundante, una capa especial. Los científicos del Imperio Celestial proponen agregar una "capa coincidente" para crear las condiciones de resonancia necesarias durante un vuelo hipersónico normal.

Se supone que la capa coincidente funcionará como un condensador en un circuito eléctrico convencional. La cubierta de plasma, por otro lado, actúa como un inductor que evita cambios en la corriente eléctrica que pasa a través de ella. Cuando el condensador y el inductor están conectados entre sí, pueden formar un circuito resonante.
Tan pronto como se alcance la resonancia, la energía comenzará a circular de manera estable entre el plasma y la capa correspondiente, como en el caso de la capacitancia e inductancia convencionales en un circuito eléctrico. Como resultado, la señal de radio entrante de la Tierra puede propagarse a través de la capa correspondiente y la envoltura de plasma, como si no existieran.

Los chinos están atormentados por problemas similares a los de Houston:


Nota: para una operación efectiva de este enfoque, el grosor de la capa coincidente y la cubierta de plasma debe ser menor que la longitud de las ondas electromagnéticas utilizadas para la comunicación con la aeronave. Como consecuencia: el método propuesto. no funcionarási el rango de frecuencia de las antenas es demasiado alto (como en la actualidad).

3. Enfoque americano
En la era del Transbordador Espacial, el problema se resolvió parcialmente utilizando la forma artesanal reutilizable. Su diseño aerodinámico dio lugar a áreas con una menor densidad de flujo de plasma, lo que permite una comunicación limitada: el módulo de descenso - PCO en algunas partes de la trayectoria.


Nota: factores como el ángulo de entrada del vehículo de descenso a la atmósfera, su velocidad (generalmente Mach 20-25) y su forma aerodinámica afectan la densidad del flujo de gas ionizado.

De nuevo, me propongo ver el video: Video de Reingreso de la NASA Shuttle Endeavour (buena grabación):


Bueno, por "astuto" finalmente llegamos a lo más importante para lo que se escribió este artículo:

4. Enfoque teutonico.
El Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt; DLR), junto con investigadores de la Universidad de Stanford (Universidad de Stanford en California) realizó al comienzo de 2016 pruebas bastante exitosas de la tecnología, que en el futuro salvará a los astronautas de una falla de comunicación cuando entren en la atmósfera puede prever el funcionamiento de localizadores de GOS a bordo para misiles hipersónicos o ojivas.



¿Qué hicieron estos herederos? Heinrich Hertz?
Combinaron los enfoques soviéticos y chinos de 2 a 1 (como champú y enjuague) con su know-how.

En enero, 2016, una startup conjunta realizó experimentos con resultados positivos.
Para las pruebas se utilizó un túnel de viento de tecnologías supersónicas e hipersonido. Departamento de DLR en el Instituto de Aerodinámica y Flujo Tecnológico. En colonia y calefactor de alta potencia para crear un plasma.


Las condiciones de prueba reales se recrearon en base a los modelos matemáticos de científicos estadounidenses de la Universidad de Stanford, liderados por Siddarth Krishnamoorthy. Un dispositivo de prueba (simulador de un vehículo de descenso) que consiste en un escudo térmico y un dispositivo de radio transmisor resistente al calor (transmisor) fue expuesto a una corriente de plasma calentada a varios miles de grados.



Una antena para recibir señales de radio se instaló fuera de la corriente de gas caliente.


La esencia de la idea: en las inmediaciones de la antena transmisora, se genera un campo negativo (menos), que repele el flujo de plasma ionizado (iones negativos y electrones). El resultado es una ventana en el capullo de plasma para transmitir y recibir señales de radio.
El campo se genera de esta manera (este es un esquema de otro producto, pero la esencia es la misma):


También puede usar un condensador, cuando se carga con corriente continua, aparece una carga positiva en una de las placas, y aparece una carga negativa en la otra:


Esta ventana no puede existir abierta durante mucho tiempo, porque:
- La película de plasma no es estacionaria en relación con el objeto debido a los altos caudales y otros procesos termo-gaseosos descritos anteriormente:


“Hay iones cargados positivamente en el plasma, que con gran placer serán atraídos por el generador de campo negativo.


El comportamiento de los iones y los electrones (la imagen no es de este proceso, pero explica perfectamente el fenómeno):


Por lo tanto, el campo se pulsa, la tensión se genera con una frecuencia de cada pocos milisegundos.
Este intervalo es suficiente para asegurar la transmisión y recepción de datos.

De las fotos se puede ver que los alemanes pensativos no crean AO En la cabecera del carenado o en la cola de la aeronave., y elija el lugar "más delgado": perpendicular al eje longitudinal del dispositivo en algún lugar de 1 / 3 desde el principio del cuerpo.

No he recibido ninguna respuesta de ellos todavía (pero recibí una invitación para visitar y "hablar de corazón a corazón con un vaso de té" sobre este tema), pero puedo asumir lo siguiente:
1. En este punto, la capa más delgada del plasma "piel".
2. Tratar de atravesar el plasma en el mismo carenado (final) no tiene sentido. No hay suficiente fuerza o salud. Existe el lugar más terrible: las ondas de choque, los iones (protones) y los electrones nacen, la ablación continúa, el HRC se convierte en líquido, que se evapora parcialmente, fluye aún más (en sus materias líquidas).
En general: anomalía, y continua.
Nuevamente citaré al Operador que realmente me gustó:
No confunda el don de Dios - TOKAMAK con huevos fritos, volando a velocidades superiores a 5 M (1,5 km / s)

3. En la cola de la SA (en el extremo del extremo) tampoco tiene sentido: hay una cola de rastreo muy larga.


Vacío inferior, mezcla de flujo turbulento-laminar, desgarro, colapso. Cavitación de plasma en una palabra: algo así como lavar la ropa en una lavadora durante su máxima burbulización.
Aquí, solo mis suposiciones basadas en (**), (***) y los postulados anteriores, donde nudo sobre las propiedades del plasma: plasma (iones y electrones) se genera en el carenado (terminaciones), luego los iones como pesado y, probablemente, debido a la electrificación de la piel del aparato o el electrolito del aislamiento ablativo, o debido a la presión gaseosa del medio, migran a la cola del SKA.

Y los electrones, como más ágiles y ligeros, y probablemente debido a la electrificación de la piel, como los astutos migrantes en la CEE, ocupan lugares "cálidos" a lo largo del cuerpo del aparato.
Al mismo tiempo, el plasma (capullo alrededor del aparato) en su conjunto permanece neutral y, por supuesto, "casi".

En este "eslabón más débil", los alemanes usan su arma negativa al golpear la ventana de la antena en la capa de plasma (bueno, como nuestra inyección de freón en 53Т6). Tan pronto como el potencial cambia fuertemente, los iones con una carga positiva que corre desde el "frente" tienden a llenar esta ventana, a un campo negativo y no quieren exfiltrarse naturalmente en el área inferior (hacia el burbulyator), la ventana se colapsa, el campo se apaga, todo vuelve a la estabilidad y el descanso . Siguiente impulso.

Hasta ahora, el método de comunicación por radio a través de la carcasa de plasma utilizando un campo eléctrico pulsado se desarrolló solo en simulación numérica.
Los estadounidenses y nosotros, y:





Nota Lamento mucho que no hayamos enturbiado este tema con los alemanes.
Nos asesinaron (el Instituto de Stuttgart para el Estudio de la Tecnología de Diseño y Diseño y el Centro Aeroespacial Alemán) con el proyecto EXEPRET. Pero negociado en los americanos .....

Krishnamurti mismo Impresionado por la sencillez y rapidez de cooperación.:
Después de tres meses, tuvimos la oportunidad de probar nuestra metodología en la práctica y al mismo tiempo obtuvimos los datos y desarrollos disponibles del DLR en esta área.


Ali Gulhan, jefe de tecnología supersónica e hipersónica, tiene una opinión igualmente positiva:
La colaboración entre el DLR y la Universidad de Stanford es una base ideal para resolver el problema del fallo de comunicación con la cápsula de descenso.


Tecnología de comunicación por radio será mejorado aún más y adaptado para uso no solo en naves espaciales nuevas, sino también en naves existentes.

Por mi personaje feo, no me limitaré a tirar un guijarro (o más bien una cuadrícula completa de adoquines para un par de pudikas) en su dirección:
¿Por qué los estadounidenses se subieron a los alemanes? Te lo explicaré.
1. IVA en Alemania 19%, en América no lo es. JiсEs más barato en los estados, y todavía hay todo tipo de impuestos. Y el euro sigue siendo más caro que $. Las capacidades computacionales de Estados Unidos no son comparables con las alemanas.
Todo: gran mago, gasolina, alojamiento y comida, mucho más barato en los EE. UU., Significativamente.
¿Y los costos de transporte? ¡Sacudido a través del Atlántico!
2. Los túneles de viento en los Estados Unidos solo se acumulan, incluida la manipulación de hipersonidos.


Cualquier color y tamaño.


3. Alemania en general no es un líder en naves espaciales, comunicaciones espaciales y armas hipersónicas.
"De nuevo estoy atormentado por vagas dudas"

Si se logra lo que se ha logrado, entonces se soluciona el problema de la comunicación con el vehículo de descenso, la lanzadera reutilizable (MKTS), el cohete de lanzamiento (sin importar la RN o el interceptor de misiles radiocontrolado).
¿Y cuáles son las amplias perspectivas para ARGS 3М-22 (“Zircon”) y / o 4202 Object (U-71)?

Sí, no será un RLGSN típico, pero digamos un RLS DE REVISIÓN LATERAL con SÍNTESIS DE APERTURA:


¡Qué gran oportunidad para vincular la ruta de vuelo al terreno (análogos de TERCOM / DSMAC)!
¿Y la transferencia de datos sobre el nuevo objetivo (designación / redirección del objetivo para RCC)?


¿O una señal para volver a tomar el objetivo o autodestruir la unidad de combate?


Epílogo:
- Todos los datos que he tomado de fuentes abiertas, es decir, No hay necesidad de correr a ningún lado e informar a nadie.
- En relación con la discusión con NEXUS sobre el sigilo soviético extraído del libro. "La espada rota del imperio" M. KalashnikovQuisiera separar por separado la cuestión del Tu-160 ...
Pero! Pero Sergey Ivanovich (SSI) sigue en silencio, pero no me gustaría caer en la distribución.
- Voyaka uh, cabo y el resto, discúlpame, pero para romper este artículo, como me recomendaron en
Rocket Fuel SagaMe pareció políticamente incorrecto. El significado y la "conexión de generaciones" se pierde, por así decirlo.
"Con suerte, al menos alguien ha pasado su tiempo con una botella de té y probablemente tiene algo útil".


Algunos términos

Fuentes originales, así como documentos, fotos y videos usados:
-Mejorar la eficiencia del funcionamiento de los sistemas de comunicación radio-técnicos a bordo de vehículos cósmicos de ascendencia (tesis y resumen del autor en HAC 05.12.07, candidato de ciencias técnicas Cordero, Liborio)
[1] "Teoría cinética del plasma y el gas. Interacción de pulsos de láser de alta potencia con un plasma", 2006, Kosyrev I.N.
[2] INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL DE LA EXPOSICIÓN MAGNÉTICA E HIDRODINÁMICA LOCAL
EN LA ESTRUCTURA DE LA ONDA DE CHOQUE DEL FLUJO DE AIRE BAJO EL CIRCUITO DE HIPERSONIDO DEL CUERPO, Yadrenkin MA
Simulación numérica de plasma en sistemas supercomputadores,
Autor S. I. Bastrakov, A. A. Gonoskov, R. V. Donchenko, E. S. Efimenko, A. V. Korzhimanov, I. B. Meerov
Das Ende der Funkstille - Windkanaltests simulieren neue Methode zur Kommunikation von Raumfahrzeugen
Abteilung „Über- und Hyperschalltechnologien“ (AS-HYP)
Versenden Drucken Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (IAS)
"Aerodinámica supersónica de plasma" Departamento de Electrónica Física. Fis.
Martin J. Entrada a la atmósfera. Introducción a la teoría y la práctica / J. Martin. - M .: Mundo, 1969.
"Descenso de naves espaciales y protección térmica de naves espaciales" (www.forums.airbase.ru)
La propagación de las ondas de radio. Entrenamiento manual para la radio. especial universidades Ed. 2, pererabot. y añadir. M., "Escuela Superior", 1975. Grudinskaya G. P.
Materiales de la Universidad de Stanford (Universidad de Stanford)
Materiales del Centro Aeroespacial Alemán (DLR)
www.universetoday.com
www.militaryrussia.ru
www.space.com
www.wikipedia.org
www.nlo-mir.ru
www.24space.ru
www.nasa.gov
www.youtube.com de
www.militaryrussia.ru
sahallin.livejournal.com/44379.html
autor:
Anton [opus]
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