РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Связь будет!: Дзюдо с плазмой

Некоторые аппараты сегодня достигают в полете гиперзвуковых скоростей. При этом вокруг них образуется кокон из горячей плазмы, блокирующий радиосвязь с центром управления. Российские ученые предложили остроумный метод решить эту проблему, заставив плазму работать на нас.
Тэги:
Связь будет!: Дзюдо с плазмой

Современные ракеты и возвращающиеся из космоса посадочные модули способны разгоняться до скорости, которая называется уже не сверхзвуковой, а гиперзвуковой — часто до 8 и даже 15 Маха. Проталкиваясь сквозь атмосферу, они разогревают окружающие молекулы, вызывая их распад. Такой аппарат окружает оболочка раскаленной и заряженной плазмы, сквозь которую радиоволны проникнуть не в состоянии. Аппарат временно слепнет, глохнет и немеет.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Проблема эта известна не первое десятилетие, и для решения ее были опробованы самые разные подходы. В частности, предлагалось использовать низкочастотный сигнал, способный проникать сквозь слой плазмы. Это действительно работает, но практически бесполезно, поскольку не может обеспечить достаточно быстрый обмен данными. Еще один путь состоит в проектировании аппарата таким образом, чтобы плазменный слой не покрывал заранее определенные части его поверхности, где можно было бы разместить антенны. Но и он малореалистичен: получается, что весь аппарат или ракету придется конструировать вокруг системы связи, в ее интересах жертвуя другими, часто даже более важными, параметрами. Звучало и предложение помещать антенну в выдающийся далеко вперед «шпиль», который бы выдавался за пределы плазменного кокона. Но и оно не идеально, поскольку такая антенна очень быстро разрушается из-за перегрева.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Однако недавно группа академика Владимира Захарова из черноголовского Института теоретической физики имени Ландау предложила совершенно новый подход к решению этой старой проблемы. Идея российских физиков состоит в том, чтобы использовать для передачи сигнала свойства самой плазмы «так же, как умелый дзюдоист использует силу и движения своего противника для победы над ним».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чтобы объяснить суть этого предложения, стоит напомнить, что плазма представляет собой ионизированный газ и поглощает электромагнитное излучение в узком диапазоне определенной резонансной частоты, конкретное значение которой зависит от свойств плазмы — например, ее плотности. Любой входящий сигнал близкой к резонансу частоты частично будет отражаться и теряться, а частично абсорбироваться плазмой и порождать на определенной глубине внутренние электромагнитные волны. Это позволяет рассматривать саму плазму в качестве вполне эффективной радиоантенны, способной получать сигнал — правда, он не будет достигать глубоких ее слоев и, как следствие, самого летательного аппарата.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Так что для того, чтобы добраться до этого сигнала, придется подключить дополнительную систему, работающую изнутри аппарата. Она будет излучать также близко от резонансной частоты, и ее волны также будут частично поглощаться, частично отражаться плазмы. Тут-то и обнаруживается хитрость: характеристики отраженного излучения определяются свойствами плазмы — в том числе и электромагнитными волнами в ней, а эти волны, в свою очередь, модулируются радиосигналом, приходящим извне. Иначе говоря, испущенные самим аппаратом и отраженные его плазменным «коконом» волны будут нести информацию о внешнем сигнале, неспособном проникнуть сквозь слои плазмы. Это и должно, по мысли физиков, позволить космонавтам обрести связь с миром даже на гиперзвуковой скорости.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Тот же подход можно использовать и для передачи сигнала наружу. Конечно, изменения в электромагнитных свойствах плазмы, вызванные сравнительно слабым бортовым передатчиком тоже не будут слишком значительны, но современные наземные антенны обладают огромной чувствительностью и вполне способны их заметить. Все достижимо даже с использованием принципиально той же аппаратуры, которая работает уже сегодня.

Впрочем, нельзя пройти мимо того факта, что в работе команды Захарова рассматривается идеализированный случай, лишенный целого ряда тонкостей, присущих реальным системам. К примеру, пока в достаточной мере не исследован вопрос о том, не изменит ли радиосигнал и порожденные им электромагнитные волны аэродинамических свойств плазменной оболочки, и не приведет ли это к нестабильности полета.

Конечно, особый интерес к этой идее наверняка проявят военные развитых стран, ведь гиперзвуковое оружие — одна из самых горячих тем в оборонных разработках. О некоторых достижениях и провалах в этой области можно прочесть в заметке «Проблемы с постановкой удара».

Загрузка статьи...