Учёные из России разработали математическую модель для улучшения теплозащиты космических кораблей. Она отслеживает поведение плазмы и разрежённых газов вблизи твердых тел и позволяет точно определять, как тепло будет взаимодействовать с твёрдыми поверхностями в меняющейся среде.
Профессор Елена Кустова из Санкт-Петербургского государственного университета подчеркнула, что эта модель может значительно сэкономить ресурсы, так как не требует огромных вычислительных мощностей.
Существующие математические модели недостаточно подходят для оценки того, насколько эффективно защищены космические корабли. Они не учитывают множество важных факторов, таких как скольжение газов и взаимодействие частиц в потоке и с поверхностью твердых тел. Поэтому учёные создали модель, которая учитывает эффект скольжения и неравновесные процессы, происходящие при контакте твердого тела и газа. Эти вычисления будут очень полезны, например, при спуске аппарата на планету.
С помощью этой модели исследователи провели расчёты взаимодействия воздуха с кварцевой поверхностью – её часто используют в теплозащитных материалах. Результаты позволили им точно узнать, сколько тепла поглощается во время спуска аппарата на Землю. Например, было выявлено, что в процессе торможения на высоте 85 км выделяется примерно на 25% меньше тепла, чем предсказывали другие аппараты.
Эти новые сведения очень важны для конструкторов космических кораблей, так как теперь инженеры смогут оптимизировать системы теплозащиты, увеличив срок эксплуатации и надёжность систем.
ГОР