Надежная радиосвязь на гиперзвуковых скоростях возможна

Китайские ученые нашли способ обеспечить радиосвязь с летательными аппаратами, которые спускаются с орбиты и летят в атмосфере с высокими гиперзвуковыми скоростями. Это повысит безопасность полетов, что важно для коммерческого освоения космоса.

Если вам повезло стать космонавтом, вас ждет крайне неприятный момент спуска в атмосферу, когда связь с землей прекращается из-за плазменного экрана, блокирующего радиоволны. То же происходит и с гиперзвуковыми самолетами, которыми почти невозможно управлять дистанционно при достижении высоких скоростей. Китайские исследователи нашли способ решить эту проблему, используя плазменную оболочку в качестве компонента коммуникационной системы.

При входе в атмосферу космический корабль имеет скорость в пять или более скоростей звука. В результате взаимодействия обшивки корабля с атмосферой на таких высоких скоростях вокруг корпуса спускаемого аппарата образуется оболочка из горячего ионизированного воздуха. Этот слой плазмы отражает электромагнитные сигналы и делает невозможной радиосвязь с кораблем. Долгое время данную проблему не удавалось решить. При этом с появлением новых космических кораблей, расширением исследований на суборбитальных высотах и прогрессом в области гиперзвуковых летательных аппаратов выросла потребность в новой технологии связи, которая может преодолеть плазменный барьер.

Физик Сяотянь Гао (Xiaotian Gao) из Харбинского технологического института (Китай) считает, что добавление особого "согласованного" слоя из материала с изменяемыми электромагнитными свойствами к обычным антеннам радиосвязи может создать особый резонанс, который "пробьет" плазменную оболочку и обеспечит устойчивую коммуникацию.

Согласованный слой действует как конденсатор, аккумулируя энергию в цепи антенны. В свою очередь, плазменная оболочка действует как индуктор. Вместе они образуют резонансный контур, создающий электромагнитные колебания, между плазменной оболочкой и воздухом.

После того, как достигается резонанс, электромагнитная энергия может переходить между плазмой и воздухом без потерь, то есть излучение радиопередатчика проходит через согласованный слой и плазменную оболочку, как будто их не существует. При изменении характеристик плазмы специальная автоматическая система будет соответствующим образом менять параметры согласованного слоя, что обеспечит устойчивую связь при любых условиях.

Предложенная технология — не первая идея борьбы с потерей связи во время спуска с орбиты. Однако решение китайских исследователей имеет преимущество по сравнению со всеми другими технологиями. Прежде всего, согласованный слой имеет можно нанести на аппарат любой формы, в то время как другие способы связи требуют дополнительного громоздкого оборудования.