Вы наверняка слышали о звуковом буме - громком шуме, который доносится до ваших ушей, если над головой пролетает сверхзвуковой самолет. Но оказалось, что изображения ударных волн, вызванных полетом со скоростью, превышающей скорость звука, можно увидеть даже без звука. На изображении выше НАСА сфотографировало два самолета Т-38, летящих со скоростью, превышающей скорость звука, над Калифорнией.
Для получения снимков НАСА использовало турбовинтовой самолет Super King Air, летящий с расчетной скоростью около 160 миль в час на высоте 30 000 футов. Два сверхзвуковых реактивных самолета, разделенные примерно 30 футами спереди назад и 10 футами по вертикали, находились ниже самолета King Air примерно на 2 000 футов, когда он делал снимки.
На брюхе самолета King Air есть отверстия, которые можно открывать или закрывать, и съемочное оборудование было размещено в одном из этих отверстий, чтобы можно было снимать вниз.
"У нас есть высокоскоростные камеры высокого разрешения, и мы фотографируем пол пустыни", - говорит Дэн Бэнкс, старший инженер-исследователь в Исследовательском центре НАСА имени Армстронга в Эдвардсе, штат Калифорния. "А затем под нами пролетают самолеты-мишени - в данном случае Т-38".
На одном из снимков ниже вы можете видеть, как Т-38, лежащий на боку, преодолевает звуковой барьер. В этом случае турбовинтовой самолет, выполняющий съемку, все еще находился над сверхзвуковым самолетом, но Т-38 перевернулся на бок.
Ударные волны образуются при движении сверхзвуковых самолетов в воздухе, почти как носовая волна перед быстроходным судном, объясняет Бэнкс. "Воздух, по сути, не может уйти со своего пути", - говорит он. "Природа решает эту проблему так: она развивает ударную волну". На изображении выше самолеты Т-38 двигались со скоростью 1,01 Маха, что чуть больше скорости звука. (1 Мах - это скорость звука, которая на самом деле меняется в зависимости от высоты полета самолета).
Ударные волны можно было сфотографировать из-за изменения плотности воздуха. "Изменение плотности вызывает изменение коэффициента преломления", - говорит Бэнкс, сравнивая это с тем, как ложка выглядит искаженной, когда вы видите ее погруженной в стакан с водой. "Когда ударная волна проходит над дном пустыни, можно заметить, что элементы - в данном случае щетка - слегка перемещаются". Другими словами, ударные волны видны благодаря тому, как они искажают фон, подобно тому, как летом тепло сходит с раскаленной парковки и меняет ваше представление о том, что находится за ней.
НАСА пришлось проделать определенную работу, чтобы сделать изображение единым - слой изображения, который был обработан, чтобы показать ударные волны, не четко показывает самолет. "Это выглядит почти как самолет-призрак", - говорит Бэнкс. Соединив этот слой с другим слоем, на котором четко видны самолеты, а затем раскрасив его, они смогли получить снимок выше.
Зачем же все это делать? НАСА работает над самолетом под названием X-59 QueSST - цель агентства для этого аппарата - сделать его сверхзвуковым, но не таким громким. Он должен издавать "тихий гул", - говорится в заявлении НАСА. По словам Бэнкса, подобные исследования помогут агентству в достижении этой цели, поскольку они позволяют наглядно представить, что происходит со сверхзвуковыми ударными волнами.
Этот Т-38 летит боком и одновременно преодолевает звуковой барьер. Фото НАСА
Еще одно изображение Т-38, летящих быстрее скорости звука. Фото НАСА