Hipersəs Sürətində Uçuşa İcazə Verən Elmi İrəliləyiş: Səs Sürətindən 10 Dəfə Yüksək Təyyarələr

Hipersəs sürəti ilə uçuş gələcəkdə beynəlxalq səyahətləri kökündən dəyişdirə bilər. Hal-hazırda bir gün tələb edən səfərlər, bir bədii filmin müddəti qədər qısa olacaq. Məsələn, təxminən 15 saat çəkən Sidneydən Los-Ancelesə uçuş cəmi bir saata enə bilər. Professor Nicholaus Parziale deyir ki, bu texnologiya "planeti həqiqətən kiçildir." Onun işi hipersəs səyahətini arzudan reallığa çevirməyə yönəlib. O, son dərəcə yüksək sürətlərdə maye mexanikası üzrə apardığı araşdırmaya görə Prezidentin Erkən Karyera Mükafatına layiq görülüb.

Yeni lazer təcrübələri bu sürətli səyahəti gerçəkləşdirmək yolunda mühüm bir irəliləyişə nail oldu. Tədqiqatlar göstərir ki, Mach 5–10 sürətlərindəki turbulentlik (hava axınının nizamsız hərəkəti), aşağı sürətlərdəki turbulentlikdən elə də kəskin şəkildə fərqlənməyə bilər. Bu vacib məlumat Mach 5-10 sürətli təyyarələrin dizaynını əhəmiyyətli dərəcədə sadələşdirə və ultra-sürətli səyahəti reallığa daha da yaxınlaşdıra bilər. Professor Parziale bildirir ki, bu, səyahəti daha sürətli, asan və xoş edəcək.

Dünyanın yarısını cəmi bir saata qət etmək qeyri-mümkün görünsə də, texnologiya göründüyü qədər uzaqda deyil. Bəzi hərbi təyyarələr artıq səs sürətinin iki və ya üç qatı olan Mach 2 və ya Mach 3 sürətinə çatır (Mach 1 təxminən saatda 1225 kilometrə bərabərdir). Los-Ancelesdən Sidneyə 60 dəqiqəyə çatmaq üçün təyyarə Mach 10 sürətinə çatmalıdır. Lakin bu ekstremal sürətlərdə ən böyük maneələr uçuş zamanı yaranan həddindən artıq turbulentlik və istilikdir. Hava aşağı sürətlərdə hərəkət etdikdə (sıxılmaz axın), sıxlığı demək olar ki, dəyişməz qalır, bu da aviasiya dizaynını asanlaşdırır. Amma təyyarə səs sürətindən tez hərəkət etdikdə, hava axını sıxıla bilən hala gəlir. Parziale izah edir ki, "Qaz sıxıla bilir." Hava sıxıldıqda isə sıxlıq, təzyiq və temperatur dəyişikliklərinə uyğun olaraq fərqlənir. Bu dəyişikliklər təyyarənin ətrafındakı hava ilə qarşılıqlı əlaqəsinə təsir edir, həmçinin qalxma, sürtünmə və havada qalmaq üçün lazım olan itələmə qüvvəsi kimi amilləri dəyişir. Bütün bunlar isə təyyarə dizaynında əsas rol oynayır.

Mühəndislər səs sürətindən aşağı sürətlərdə hava axınını yaxşı başa düşsələr də, Mach 5, Mach 6, hətta Mach 10 sürətində havanın necə davrandığını tam olaraq bilmək hipersəs təyyarələri yaratmaq üçün zəruridir. Bu sahədə Mark Morkovin tərəfindən 20-ci əsrin ortalarında irəli sürülmüş Morkovin hipotezi yol göstərir. Bu fərziyyəyə görə, hava Mach 5 və ya Mach 6 sürəti ilə hərəkət etdiyi zaman, temperatur və sıxlıqda böyük dəyişikliklər olsa da, turbulentliyin əsas xarakteri aşağı sürətlərdəki turbulentliklə təəccüblü şəkildə oxşar qalır. Parziale deyir ki, "Əgər hipotez doğrudursa, bu, bizim daha yüksək sürətlərdə turbulentliyi anlamaq üçün tamamilə yeni konsepsiyalara ehtiyacımız olmadığı anlamına gəlir. Biz daha yavaş axınlar üçün istifadə etdiyimiz eyni anlayışlardan istifadə edə bilərik." Lakin bu vacib fərziyyənin möhkəm eksperimental sübutu yox idi. Bu boşluğu aradan qaldırmaq üçün Parziale komandasının araşdırması "Nature Communications" jurnalında dərc edildi.

Tədqiqat üçün Parziale qrupu külək tunelinə kripton qazı daxil etdi və onu ionlaşdırmaq üçün lazerlərdən istifadə etdi. Bu proses kripton atomlarından əmələ gələn düz, parlayan bir xətt yaratdı. Daha sonra yüksək ayırdetmə qabiliyyətli kameralar bu işıqlı xəttin hava axını boyunca necə əyildiyini və burulduğunu qeydə aldı. Parziale bu prosesi çaydakı burulğanlarda yarpağın hərəkətinə bənzədir. O qeyd edir ki, bu eksperimental qurğunun inkişafı 11 il çəkib. Nəticə isə budur: "Mach 6 sürətində turbulentliyin davranışı sıxılmaz axına kifayət qədər yaxındır." Bu nəticələr, mühəndislərə hipersəs sürətinə dözə biləcək təyyarələri dizayn etmək üçün fundamental yanaşmanı yenidən icad etməyə ehtiyac olmadığını göstərir, bu da dizayn çətinliyini xeyli azaldır. Professor Parziale deyir ki, Morkovin hipotezi bizə sadələşdirici fərziyyələr etməyə imkan verir, beləliklə hipersəs nəqliyyat vasitələrini dizayn etmək üçün tələb olunan hesablama resursları daha əlçatan olur. O əlavə edir ki, bu prinsiplər gələcəkdə kosmosa çıxışı da asanlaşdıracaq. Əgər biz hipersəs sürəti ilə uçan təyyarələr yarada bilsək, raket atmaq əvəzinə onlarla kosmosa uça bilərik, bu da aşağı Yer orbitinə nəqliyyatı asanlaşdırar.