AZ 
Unikal “plazma tuneli” kosmik gəminin geri qayıtdıqdan sonra üzləşdiyi ekstremal şəraiti yenidən yaradır
Daniel Strain, Boulderdəki Kolorado Universiteti tərəfindən
redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
NASA-nın Orion kosmik gəmisinin Yerə qayıtmasını göstərən illüstrasiya. Mənbə: NASA
Uzun bir səyahətdən sonra Yerə qayıdan bir kosmik gəmini təsəvvür edin. Vasitə planetin atmosferinə saatda təxminən 17.000 mil sürətlə çırpılır. Zərbə dalğası püskürür. Havadakı molekullar parçalanır və plazma əmələ gətirir – on minlərlə dərəcə Farenheytə çata bilən, günəşin səthindən dəfələrlə isti olan yüklü hissəciklərdən ibarət qaz.
Ann və HJ Smead adına Aerokosmik Mühəndislik Elmləri kafedrasının dosenti Hişam Əli bildirib ki, bu mənzərəni görmək möhtəşəmdir, eyni zamanda təhlükəlidir.
Kolumbiya fəlakəti faciəvi bir nümunədir. 1 fevral 2003-cü ildə kosmik gəmi Yer atmosferinə yenidən daxil olduqda, plazma qoruyucu plitələr qalxanındakı qüsur vasitəsilə gəmiyə daxil oldu. Gəmi parçalandı və CU Boulder məzunu Kalpna Çavla da daxil olmaqla yeddi heyət üzvü öldü.
Əli karyerasını bu cür qəzaların qarşısını almağa həsr edib.
“İstənilən kosmik missiyanın ən vacib və təhlükəli mərhələlərindən biri kosmik gəmilərin Yer atmosferinə yenidən daxil olmasıdır”, – deyə o bildirib. “Əgər kosmik turizm vasitəsilə orbitə daha çox insan çıxarırıqsa, bunu təhlükəsiz və effektiv şəkildə etməliyik və bu, çətin bir problemdir.”
Alimlər bu cür uçuşu “hipersəs” adlandırırlar. Nəqliyyat vasitələri səsin sürətindən 5 Max və ya beş dəfə çox sürətlə hərəkət etdikdə hipersəs sürətinə çatırlar. Dəniz səviyyəsində bu, saatda 3800 mil sürətlə hərəkət edir.
Əli və komandası, tamamilə təhlükəsiz yerdən, bu sürətlə baş verən vəhşi fizikanı yenidən yaratmağa çalışırlar.
Bunu etmək üçün qrup 2025-ci ilin sonlarında kampusda yeni bir tədqiqat müəssisəsi açdı. İnduktiv şəkildə birləşdirilmiş plazma tuneli kimi tanınan müəssisə, saatda yüzlərlə ilə minlərlə mil sürətlə axan və 9000 dərəcə Farenheytə qədər və daha isti temperaturda yanan plazma axınları yaradır.
O və tələbələri bu unikal qurğudan yeni materialların və digər texnologiyaların belə təhlükəli mühitdə necə davrandığını sınaqdan keçirmək üçün istifadə edirlər. Onlar həmçinin bir ideyanı da araşdırırlar: mühəndislər inanılmaz sürətlə uçan nəqliyyat vasitələrini həqiqətən idarə etmək üçün güclü maqnitlərdən istifadə edə bilərlərmi, bu gün isə bu mümkün deyil.
“Dünyanın heç bir yerində belə bir otaq yoxdur”, – Əli dedi.
Parlayan bir laboratoriya
Həmin maşın indi CU Boulder-in Şərq Kampusundakı pəncərəsiz bir laboratoriyada işə düşür. Orada 40 kilovatlıq generator guruldayır və səsdən başqa bir şey eşitmək çətindir.
Əli və kiçik bir aspirant komandası kompüter terminalında bir sıra oxunuşları izləyir. Onların yanında qrupun plazma külək tunelinin əsas komponentləri var: Birincisi, təxminən şərab şüşəsi ölçüsündə və formasında olan, kvars şüşəsindən hazırlanmış və burun kimi tanınan borudur. O, bir neçə düym qalınlığında paslanmayan poladla möhürlənmiş daha böyük bir kameraya daxil olur.
“Düşünürəm ki, işıqlandırmağa hazırıq”, – Əli komandasına deyir.
Bir anda kvars şüşə boruda lavanda rəngli bir işıq yanıb-sönür. Qorxunc parıltı, Yerə qayıdan kosmik gəmiləri təhdid edən plazmadan gəlir.
Oradan plazma metal kameraya axır və siz oraya illüminator pəncərəsindən baxa bilərsiniz. İçəridə hər səth istidən narıncı rəngdə şüalanır.
Hipersəs uçuş şərtlərini simulyasiya etmək üçün qrupun iki şeyə ehtiyacı var: sürət və istilik.
Sürəti artırmaq üçün o və tələbələri tunellərinə arqon qazı axını vururlar. Daha sonra güclü bir vakuum sistemi həmin qazı tuneldən – və tez bir zamanda – sorur. Vakuum saatda 20.000 kubmetrdən çox hava çəkə bilir və bu da onu ABŞ-dakı istənilən universitetdə öz növünün ən güclü maşınlarından birinə çevirir.
Növbəti istilik gəlir. Tədqiqatçılar plazmaya irəli-geri fırlanan güclü radio dalğaları ilə təsir edirlər. Bu dalğalar qazın içərisində elektrik cərəyanları yaradır və nəticədə onun plazmaya çevrilməsinə səbəb olur. Arqon yandırıldıqdan sonra komanda tunelə adi Yer havasını yeridə bilər.
“Mən və tələbələrim bunun baş verməsi üçün çoxlu gec saatlarda işlədik”, – deyə Əli bildirib.Hişam Əli plazma tunel kamerasının qapısını açır. Müəllif: Boulderdəki Kolorado Universiteti
Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .
Sərin qalmaq
Əlinin hipersəs uçuşa olan ehtirası məktəb səfərində başlayıb.
Mühəndis Alabamada böyüyüb və beşinci sinifdə oxuyarkən Huntsville şəhərindəki ABŞ Kosmik və Raket Mərkəzində Kosmik Düşərgədə iştirak edib. Orada bir bələdçi NASA mühəndislərinin kosmik gəmiləri yenidən Yerə qayıtdıqda istidən qorumaq üçün istifadə etdiklərinə bənzər bir kafel çıxarıb.
“Onlar bir tərəfə üfləyici qoydular, digər tərəfə isə əllərimizi qoyduq. Hələ də əla olduğunu hiss etmək olardı”, – Əli dedi. “Məncə, bu, çox maraqlı idi.”
Bu, Əlinin insanların Günəş sistemini araşdırmasına və təhlükəsiz şəkildə geri qayıtmasına kömək etmək kimi ömürlük arzusunun başlanğıcını qoydu.
Yeni plazma tuneli onu bu məqsədə bir addım daha da yaxınlaşdırdı.
Əli izah etdi ki, o və tələbələri metal qoldan istifadə edərək demək olar ki, hər şeyi – yeni növ istiliyədavamlı material və ya sensor üçün dizayn – plazma axınına endirə bilərlər. Axın plazması dərhal maneənin ətrafında şok dalğası əmələ gətirir. Daha sonra komanda texnologiyaların bu cür ekstremal şəraitdə necə davrandığını sınaqdan keçirə bilər.
Tədqiqatçılar artıq bir aerokosmik şirkətlə yeni bir növ istiliyədavamlı material sınaqdan keçirmək üçün əməkdaşlıq ediblər. Onların qarşıdakı aylarda daha bir neçə şirkətlə işləmək planları var.
Lakin qurğu sadəcə Yer atmosferini şüşədə çəkməklə kifayətlənmir. O, həmçinin bir çox başqa planetlərin atmosferini simulyasiya edə bilər. Məsələn, kosmik kapsul Marsın nazik, karbon qazı ilə zəngin atmosferinə çırpılsaydı, nə baş verərdi?
“Plazmamız işıqlandırıldıqdan sonra, karbon qazını yeridib Marsda kosmik gəminin yaşaya biləcəyinə bənzər şəkildə axan karbon qazından ibarət plazma yarada bilərik”, – deyə Əli bildirib.
Manevr etmək üçün yer
Komanda hipersəs uçuşun ən davamlı problemi ilə mübarizə aparır: Nəqliyyat vasitəsi bu cür sürətlərə çatdıqdan sonra onu idarə etmək demək olar ki, mümkün deyil. Çünki təyyarədən və ya kosmik gəmidən çıxan hər hansı bir şey, məsələn, qanadlar və ya qanadlar, demək olar ki, dərhal yanacaq. Nəticədə, pilotlar kosmik gəmi Yer orbitinə qayıtdıqdan sonra bir şey səhv gedərsə, onun trayektoriyasını asanlıqla dəyişə bilmirlər.
Əlinin komandası qeyri-adi bir xüsusiyyətin – maqnetizmin köməyi ilə bu məhdudiyyəti aşmağa ümid edir.
Əlinin qeyd etdiyi kimi, plazmalar yüklü hissəciklərdən ibarətdir. Əgər kifayət qədər güclü bir maqnitiniz varsa, dəmir yonqarların ətrafında hərəkət etmək üçün oyuncaq maqnitdən necə istifadə edə biləcəyiniz kimi, həmin yüklü hissəciklərin axınını potensial olaraq dəyişdirə bilərsiniz.
Tədqiqatçılar gələcək kosmik gəmilərin ətrafındakı plazma şok dalğalarını itələmək üçün ultra güclü maqnitlərdən istifadə edə biləcəyini düşünürlər. Bu müddətdə onlar dönmək üçün kifayət qədər güc toplaya bilərlər – ən azı bir az.
Komanda tezliklə bu ideyanı sınaqdan keçirmək üçün təcrübələrə başlayacaq.
Hələlik, Əli illər əvvəl bir üfleyici lampa ilə başlayan bir xəyalının kulminasiya nöqtəsini görməkdən həyəcanlıdır.
“Bəşəriyyətin dünyamız və başqaları haqqında anlayışını artırmaq həmişə məni həqiqətən ilhamlandıran bir şey olub”, – deyə o bildirib.
Əsas anlayışlar
Kriogenika və vakuum texnologiyasıPlazma istehsalı və qızdırılmasıLaboratoriya plazmasıZərbələr
Boulderdəki Kolorado Universiteti tərəfindən təmin edilir
