Sau hơn 10 năm làm việc chăm chỉ, NASA đã đạt được một cột mốc khác. Chúng tôi đã quen với việc NASA đạt được các mốc quan trọng, nhưng điều này lại khác một chút. Đây là một trong tất cả về một loại nhiếp ảnh ghi lại hình ảnh của dòng chảy của chất lỏng.
Nó được gọi là Nhiếp ảnh Schlieren, và trước đó là tiếng Đức cho các vệt. Nó được phát triển lần đầu tiên vào năm 1864 bởi một nhà vật lý người Đức tên là August Toepler để nghiên cứu chuyển động siêu âm. Bây giờ, NASA đang sử dụng nó để xem điều gì sẽ xảy ra khi máy bay phản lực phá vỡ rào cản âm thanh, trong nỗ lực loại bỏ sự bùng nổ âm thanh đi kèm với nó. Và những hình ảnh mà họ nhận được là khá tuyệt.
Chúng tôi không bao giờ mơ rằng nó sẽ rõ ràng như thế này.
- Nhà khoa học vật lý J.T. Nghiên cứu của Heineck NASA Ames.
Mặc dù vậy, có nhiều thứ hơn là kẹo mắt. Nó cùng một phần trong nỗ lực tạo ra máy bay siêu thanh yên tĩnh hơn. Ngay bây giờ, có những quy định nghiêm ngặt về việc bay máy bay siêu thanh trên mặt đất vì tiếng ồn quá lớn. Nhưng nếu vấn đề tiếng ồn có thể được giải quyết, nó sẽ cho phép di chuyển bằng đường hàng không nhanh hơn.
Những hình ảnh sơ khai này được chụp bởi một máy bay khác khi nó xem hai máy bay phản lực T-38 từ căn cứ không quân Edwards. Chiếc máy bay có máy ảnh này là B-200, và nó là một phần của chương trình NASA Air AirBOS (Máy bay định hướng nền không đối không). Bản thân AirBOS là một phần của Dự án Công nghệ Siêu âm Thương mại của NASA.
Những hình ảnh mới nhất này đến từ một hệ thống hình ảnh được nâng cấp có thể thu được hình ảnh sóng xung kích chất lượng cao hơn bao giờ hết. Một sự bùng nổ âm thanh được tạo ra khi sóng xung kích từ các bộ phận khác nhau của máy bay hợp nhất với nhau và đi qua bầu khí quyển. Những hình ảnh chi tiết như thế này sẽ thúc đẩy nghiên cứu về hiện tượng bùng nổ âm thanh.
Chúng tôi không bao giờ mơ rằng nó sẽ rõ ràng, đẹp thế này. Tôi ngây ngất về cách những hình ảnh này bật ra, anh nói J.T. Heineck, Nhà khoa học vật lý tại Trung tâm nghiên cứu NASA Ames. Với hệ thống được nâng cấp này, chúng tôi, theo một trật tự lớn, đã cải thiện cả tốc độ và chất lượng hình ảnh của chúng tôi từ nghiên cứu trước đó.
Dữ liệu từ những hình ảnh này sẽ được sử dụng để thiết kế một chiếc máy bay thử nghiệm. Máy bay có tên gọi X-59 Quiet Supersonic Technology X-Plane, sẽ là máy bay phản lực đơn dài 94 ft, rộng 29,5 ft. X-59 là một phần trong những gì NASA gọi là Trình diễn chuyến bay bùng nổ thấp (LBFD.) Ngày hoàn thành mục tiêu là vào năm 2021. (Nhanh lên, NASA.)
Cặp T-38 đang bay theo đội hình chặt chẽ với tốc độ siêu thanh. Chiếc máy bay dẫn đầu này cao hơn khoảng 30 ft so với chiếc máy bay đang bay và chúng bù đắp theo chiều dọc khoảng 10 feet. Đó không phải là vấn đề lớn đối với các phi công USAF được đào tạo bài bản, nhưng có thêm một nếp nhăn. B-200 ở độ cao khoảng 30.000 feet, với T-38 2.000 feet bên dưới, gần hơn so với hệ thống hình ảnh trước đây cho phép. Và những chiếc T-38 phải đạt tốc độ siêu thanh vào đúng thời điểm chúng bay bên dưới B-200 và hệ thống hình ảnh trước đó của nó.
Thử thách lớn nhất là cố gắng sắp xếp thời gian chính xác để đảm bảo chúng ta có thể có được những hình ảnh này. Heather Maliska, quản lý dự án phụ của AirBOS.
- Heather Maliska, quản lý dự án phụ của AirBOS.
Heather Maliska, giám đốc dự án phụ của AirBOS cho biết, thách thức lớn nhất là cố gắng sắp xếp thời gian chính xác để đảm bảo chúng tôi có thể có được những hình ảnh này. Các máy ảnh chỉ có thể ghi lại trong khoảng ba giây và cửa sổ ghi âm ngắn đó phải trùng với ba giây chính xác mà T-38 nằm dưới B-200. Tôi đã hoàn toàn hài lòng với cách nhóm có thể thực hiện điều này. Đội ngũ điều hành của chúng tôi đã thực hiện loại cơ động này trước đây. Họ biết làm thế nào để điều động được xếp hàng, và các phi công NASA của chúng tôi và các phi công của Không quân đã làm một công việc tuyệt vời là nơi họ cần phải đến.
Một điều thú vị là, nếu bạn nhìn vào T-38 phía sau, bạn sẽ thấy những cú sốc này tương tác theo một đường cong, ông nói. Điều này là do T-38 trailing đang bay theo sau chiếc máy bay hàng đầu, nên những cú sốc sẽ có hình dạng khác nhau. Dữ liệu này thực sự sẽ giúp chúng tôi nâng cao hiểu biết về cách những cú sốc này tương tác.
Một mức độ chi tiết chưa từng thấy trước đây
Dan Chúng tôi đã thấy một mức độ chi tiết vật lý ở đây mà tôi không nghĩ là ai đã từng thấy trước đây, Dan Banks, kỹ sư nghiên cứu cao cấp của NASA Armstrong cho biết. Lần đầu tiên nhìn vào dữ liệu, tôi nghĩ mọi việc diễn ra tốt hơn chúng ta tưởng tượng. Đây là một bước rất lớn.
Hệ thống hình ảnh scherien mới có một số nâng cấp so với các phiên bản trước. Nó có ống kính góc rộng hơn các hệ thống trước đây, cho phép định vị chính xác hơn máy bay. Nó cũng có tốc độ khung hình nhanh hơn. Với tốc độ 1400 khung hình mỗi giây, nó dễ dàng hơn nhiều để xem chi tiết của sóng âm thanh. Nó cũng có hệ thống lưu trữ dữ liệu nhanh hơn cùng với tốc độ khung hình tăng lên.
B200 cũng nhận được một số nâng cấp với hệ thống hình ảnh mới. Các kỹ sư của Avionics đã phát triển một hệ thống cài đặt mới cho máy ảnh để giúp việc lắp đặt dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Với các lần lặp lại trước đây của AirBOS, phải mất tới một tuần hoặc hơn để tích hợp hệ thống camera vào máy bay và khiến nó hoạt động. Lần này chúng tôi đã có thể đưa nó vào hoạt động trong vòng một ngày, Tiffany Titus, kỹ sư điều hành chuyến bay cho biết. Thời gian đó, nhóm nghiên cứu có thể sử dụng để đi ra ngoài và bay và lấy dữ liệu đó.
NASA đã làm việc trên chuyến bay siêu thanh yên tĩnh trong một thời gian dài và họ đã sử dụng nhiều cách khác nhau để nghiên cứu nó. Các đường hầm gió đã được sử dụng, vì chúng có trong tất cả các thiết kế máy bay, nhưng NASA đã đưa ra một cách khác. Khoảng ba năm trước, họ đã sử dụng Mặt trời làm phông nền để ghi lại hình ảnh sóng âm từ các máy bay phản lực siêu âm. Kiểm tra video dưới đây từ CNN.
Dự án Công nghệ Siêu âm Thương mại không chỉ tập trung vào việc giảm tiếng ồn cho sự bùng nổ âm thanh. Nó cũng xem xét hiệu quả nhiên liệu, khí thải, trọng lượng cấu trúc và tính linh hoạt, tất cả đều là những trở ngại cho việc di chuyển trên không tốt hơn. Dữ liệu thu thập được sẽ được chia sẻ với các cơ quan quản lý ở Mỹ và trên toàn thế giới.
