2015年6月18日spacedaily網(wǎng)站登文，介紹了科學(xué)家嘗試解決高超聲速飛行器無法維持飛行器間和地面間通信的工作。飛船或彈道導(dǎo)彈的彈頭再入大氣層高超聲速飛行時(shí)，由于飛行器四周空氣出現(xiàn)等離子體，會造成飛船與地面控制中心的通信中斷，此時(shí)控制中心無法知道或控制飛船的狀態(tài)，過去沒有方法保持通信。
在本周的應(yīng)用物理雜志上(美國物理學(xué)會出版)，來自中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)(Harbin Institute of Technology)的物理學(xué)家高曉天和其同事介紹了他們所建議的保持通信聯(lián)絡(luò)的方法。這種方法不僅可應(yīng)用于飛船的再入，還可應(yīng)用于大氣層中飛行的未來高超聲速飛行器和彈道導(dǎo)彈。
當(dāng)飛行器以5倍以上聲速的速度在大氣層中飛行時(shí)，其四周被熾熱的離子空氣所包圍，稱作等離子外殼層(plasma sheath)，在大多數(shù)情況下它將電磁波信號反射回去，使通信中斷。但在某種特殊情況下，等離子殼層實(shí)際上能夠增強(qiáng)通信天線的輻射。
高和同事論述了有可能通過重新設(shè)計(jì)天線在通常的高超聲速飛行中復(fù)制這些特殊的情況。研究者首次分析了早期的實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)能夠由共振來解釋特殊的信號增強(qiáng)情況，或是匹配在離子殼層與周圍空氣間的電磁波振幅。他們建議在正常的高超聲速飛行期間，增加一個(gè)“匹配層”給普通的通信天線來創(chuàng)造所想要的共振條件。
高解釋，在天線電路中匹配層的工作就像一個(gè)電容器。另一方面，等離子殼層作用就像一個(gè)電感器，它阻擋通過它的電流變化。當(dāng)電容器與電感元件成對時(shí)，它們能夠形成一個(gè)共振電路。高說，一旦共振產(chǎn)生，能量在它們間能夠穩(wěn)定和無損耗的交換，就像在電路中真正的電容和電感一樣，結(jié)果電磁輻射能夠通過匹配層和等離子殼層傳播，就像它們不存在一樣。
飛行中等離子殼層可能會有變化，但高和其同事相信他們的匹配層能夠調(diào)節(jié)這些變化。高的這個(gè)團(tuán)隊(duì)不是第一個(gè)試圖解決通信中斷難題的人，但他們的方法的優(yōu)點(diǎn)蓋過了其他人的嘗試。匹配層方法不依賴特別的飛行器形狀而工作，不附加消耗能量和能夠自適應(yīng)等離子殼層的變化。
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