Rusijos fizikai išsprendžia radijo užtemimo problemą, kad vėl įliptų į erdvėlaivį

Kai erdvėlaivis grįžta į Žemę, viena įtempčiausių misijos dalių yra radijo užtemimas, atsirandantis, kai transporto priemonė vėl patenka į atmosferą. Keliaudamas hipergarsiniu greičiu nuo 8 iki 15 machų, erdvėlaivis įkaista ir skaido atmosferoje esančias molekules, todėl susidaro plazma. Būtent šis plazminis apvalkalas užkerta kelią radijo ryšiui.

Kai pilotuojami erdvėlaiviai vėl patenka iš orbitos, radijas užtemdo kelias minutes, todėl visų suinteresuotųjų delnai prakaituoja.

Bėgant metams daugybė grupių tyrinėjo įvairius šios problemos sprendimo būdus. Viena idėja yra naudoti žemo dažnio signalus, kurių neblokuoja plazma. Tačiau jie suteikia tik mažą duomenų perdavimo spartą.

Kitas dalykas – aparatą suformuoti taip, kad plazma nesusidarytų tam tikrose vietose, kur galima pastatyti radijo anteną. Tačiau tai reiškia, kad visa transporto priemonė turi būti suprojektuota aplink ryšių sistemą, kuri vėliau negali būti pakeista.

Dar viena idėja yra įdėti radijo anteną į nosies smaigalį taip, kad ji išsikištų už plazmos ribų. Tai leidžia radijo ryšį, kol antena susidėvi dėl abliacijos.

Nė vienas iš šių sprendimų nėra idealus. Tačiau šiandien Aleksandras Korotkevičius iš Landau teorinės fizikos instituto Maskvoje ir keli bičiuliai atskleidžia naują būdą, kaip išspręsti šią problemą.

Jų idėja yra panaudoti pačios plazmos savybes, kad perdavimas būtų paveiktas taip, kaip dziudo ekspertas naudoja priešininko jėgą ir judesį, kad jį nugalėtų. Tai atrodo paprastas ir elegantiškas požiūris.

Pirmiausia šiek tiek fono. Plazmos sugeria elektromagnetines bangas, artimas specialiam rezonansiniam dažniui, vadinamam plazmos dažniu, kuris priklauso nuo pačios plazmos savybių, pavyzdžiui, jos tankio.

Korotkevičius ir bendradarbiai pabrėžia, kad bet koks įeinantis signalas, artimas šiam dažniui, yra ir atspindimas, ir sugeriamas plazmos. Atsispindėjęs signalas prarandamas, tačiau sugerta energija tam tikrame gylyje su plazma sukuria rezonuojantį elektrinį lauką.

Tai esminis dalykas. Tiesą sakant, šis sluoksnis plazmoje veikia kaip radijo antena, priimanti signalą. Tačiau signalas negali nukeliauti toliau per plazmą į erdvėlaivį.

Nauja idėja yra sujungti šį sluoksnį radijo bangomis, generuojamomis iš erdvėlaivio. Šios bangos bus sugertos plazmoje ir atsispindės atgal erdvėlaivio viduje. Tačiau svarbiausia yra tai, kad atspindėtas bangas turėtų moduliuoti bet kokie elektrinio lauko pokyčiai plazmoje.

Kitaip tariant, atspindėtos bangos turėtų turėti savotišką pradinio išorinio radijo signalo atspaudą. Tai leistų antžeminei kontrolei susisiekti su savo astronautais.

Korotkevičius ir jo draugai teigia, kad tą pačią idėją galima panaudoti atvirkščiai perduodant signalus. Tokiu atveju tiesiog išsprogdinkite plazmos apvalkalą iš erdvėlaivio vidaus signalu, kurį jie nori perduoti. Tai perduoda transliacijos signalą į vidinį plazmos elektrinį lauką, kuris vėliau į atmosferą skleidžia daug silpnesnį signalą.

Korotkevičius ir bendradarbiai teigia, kad perdavimo signalo silpnumas neturi reikšmės, nes antžeminius imtuvus galima padaryti labai jautrius, tikrai daug jautresnius nei mobiliuosius.

Tai protinga mintis. Tiesą sakant, jie paverčia plazmos apvalkalą milžiniška antena, kuri ir priima, ir perduoda pranešimus. Ir jie sako, kad tai galima pasiekti naudojant standartinius siųstuvus, kuriuos šiandien galima įsigyti daugiau ar mažiau.

Žinoma, yra keletas įspėjimų. Nors šiandien paskelbtas tyrimas yra įdomus, jame atsižvelgiama tik į idealizuotą atvejį, o norint, kad prototipas veiktų, reikės atsižvelgti į daugybę papildomų detalių.

Pavyzdžiui, vienas klausimas yra, ar radijo signalai pakeis plazmos aerodinaminį elgesį, sukurdami nestabilumą, galintį kelti pavojų laivui.

Korotkevičius ir kiti teigia, kad ne, nes radijo signalai kinta daug greičiau nei bet koks plazmos nestabilumas. Tiesą sakant, plazma gali būti laikoma užšaldyta radijo dažniais, sako jie.

Tačiau tai neatmeta netiesinių efektų, dėl kurių gali greitai augti nedideli nestabilumai. Tai yra kažkas, ką reikės ištirti išsamiau.

Žinoma, didelio susidomėjimo greičiausiai sulauks kariuomenė. Nors radijo užtemimas yra šiek tiek daugiau nei erzinantis žmonių misijas, jis yra rimtas apribojimas kariniams laivams, pvz., balistinėms raketoms ar hipergarsiniams lėktuvams. Radijo užtemimas neleidžia šioms transporto priemonėms pasiekti GPS signalus navigacijos tikslais ir neleidžia paskutinę minutę jų nukreipti iš naujo arba išjungti apsaugą.

Jei Korotkevičius ir bendradarbiai surado praktinį šios problemos sprendimo būdą, tikėtina, kad jų idėjos tam tikrose srityse bus labai vertingos.

Nuoroda: arxiv.org/abs/0704.3103 : Ryšys per plazminius apvalkalus

paslėpti