Гиперскорость - Hypervelocity

"Энергетическая вспышка" удара на сверхвысокой скорости во время лабораторного моделирования того, что происходит, когда кусок орбитального мусора попадает в космический корабль на орбите.
Удар на гиперскорости

Гиперскорость - это очень высокая скорость , примерно более 3000 метров в секунду (6700 миль в час, 11000 км / ч, 10000 футов / с или 8,8 Маха ). В частности, гиперскорость - это скорость настолько высока, что прочность материалов при ударе очень мала по сравнению с инерционными напряжениями. Таким образом, металлы и жидкости ведут себя одинаково при ударе со сверхвысокой скоростью. Экстремальные результаты гиперзвукового испарения из ударника и мишени. Для конструкционных металлов считается, что гиперскорость превышает 2500 м / с (5600 миль / ч, 9000 км / ч, 8200 футов / с или 7,3 Маха). Метеоритные кратеры также являются примерами высокоскоростных ударов.

Обзор

«Гиперскорость» относится к скоростям в диапазоне от нескольких километров в секунду до нескольких десятков километров в секунду. Это особенно актуально в области исследования космоса и военного использования космоса, где сверхскоростные удары (например, космическим мусором или атакующим снарядом ) могут привести к чему угодно, от незначительной деградации компонентов до полного разрушения космического корабля или ракеты. Ударный элемент, а также поверхность, на которую он ударяется, могут подвергаться временному ожижению . В процессе удара могут образовываться плазменные разряды, которые могут мешать работе электроники космического корабля.

Гиперскорость обычно возникает во время метеорных потоков и повторных входов в глубокий космос, как это происходит во время программ Zond , Apollo и Luna . Учитывая внутреннюю непредсказуемость времени и траекторий метеоров, космические капсулы представляют собой основные возможности для сбора данных для изучения материалов тепловой защиты на гиперскорости (в этом контексте гиперскорость определяется как скорость, превышающая скорость убегания ). Учитывая редкость таких возможностей наблюдения с 1970-х годов, повторные входы Genesis и Stardust Sample Return Capsule (SRC), а также недавний повторный вход SRC Hayabusa породили кампании по наблюдению, в первую очередь в Исследовательском центре Эймса НАСА .

Гиперскоростные столкновения могут быть изучены путем изучения результатов естественных столкновений (между микрометеоритами и космическими кораблями или между метеоритами и планетными телами) или они могут быть выполнены в лабораториях. В настоящее время основным инструментом для лабораторных экспериментов является газовая пушка , но в некоторых экспериментах использовались линейные двигатели для ускорения снарядов до гиперскорости. Свойства металлов в условиях повышенной скорости были объединены с оружием, например, с пенетратором взрывной формы . Испарение при ударе и разжижение поверхностей позволяет металлическим снарядам, образующимся под действием сверхскоростных сил, пробивать броню транспортного средства лучше, чем обычные пули.

НАСА изучает эффекты смоделированного орбитального мусора в лаборатории удаленных испытаний гиперскорости (RHTL) испытательного центра White Sands . Объекты меньшего размера, чем мяч для софтбола, не могут быть обнаружены на радаре. Это побудило конструкторов космических кораблей разработать щиты для защиты космических кораблей от неизбежных столкновений. В RHTL моделируются удары микрометеороидов и орбитального мусора (MMOD) по компонентам и щитам космических кораблей, что позволяет разработчикам тестировать угрозы, создаваемые растущей средой орбитального мусора, и развивать технологию защиты, чтобы оставаться на шаг впереди. На RHTL четыре двухступенчатые легкие газовые пушки запускают снаряды диаметром от 0,05 мм до 22,2 мм со скоростью до 8,5 км / с.

События сверхскоростного входа в атмосферу

Свидание Событие Скорость (км / с) Ноты
8 сентября 2004 г. Genesis SRC 11.04 Разбился (отказ тормозного парашюта)
15 января 2006 г. Звездная пыль SRC 12,79 Самый быстрый искусственный вход в атмосферу за всю историю наблюдений (успешная посадка)
13 июня 2010 г. Хаябуса SRC 12,2 Ведущий главный космический корабль Хаябуса на высоте 6500 футов (2000 м) (разрушительный вход)

Другие определения гиперскорости

Согласно армии США , гиперскорость может также относиться к начальной скорости системы оружия, точное определение зависит от рассматриваемого оружия. При обсуждении стрелкового оружия начальная скорость 5 000 футов / с (1524 м / с) или выше считается сверхскоростью, в то время как для танковых пушек начальная скорость должна соответствовать или превышать 3350 фут / с (1021,08 м / с), чтобы считаться сверхскоростью. а порог для артиллерийских орудий составляет 3500 футов / с (1066,8 м / с).

Смотрите также

Рекомендации