सुपरसोनिक फ्री फॉल का भौतिकी और एक शांत कॉनकॉर्ड बनाने की दौड़

यदि आप एक बोल्ड नए डिजाइन के साथ एक रॉकेट का निर्माण करना चाहते हैं, तो आपके पास एक इंजन स्थापित किए बिना इसकी संरचनात्मक अखंडता का परीक्षण करने का एक तरीका है। आपके पास एक पवन सुरंग नहीं है, लेकिन आप इसे स्वीकार करने के लिए तैयार नहीं हैं। आप अपने बारे में सोचते हैं, "बिना प्रोपल्सन के उड़ान क्या होती है?" तब आप अपने ही सवाल का जवाब देते हैं: "गिरना।" सीधे शब्दों में कहें, बिना लॉन्च किए उड़ान भरने का सबसे आसान तरीका प्लमेट करना है। एक प्रोटोटाइप को बहुत ऊँचा उठाएँ, उसे छोड़ें, और आपको उसके प्रदर्शन की गति समझ में आ जाएगी।

सटीक छोड़ने की कला का दुनिया का सबसे महत्वपूर्ण व्यवसायी जापान एयरोस्पेस एक्सप्लोरेशन एजेंसी है, या JAXA, जो मूल रूप से जापान का NASA का संस्करण है। एजेंसी एक व्यावहारिक सुपरसोनिक विमान बनाने की कोशिश कर रही है, जो कोई आसान बात नहीं है। अतीत में इसी तरह के प्रयासों ने औसत दर्जे के उत्पादों को बनाया, सबसे प्रसिद्ध कॉनकॉर्ड।

कॉनकॉर्ड समस्याओं से ग्रस्त था जिसने अन्य विमानों को अपने स्वयं के शिल्प के लिए उसी तरह के डिजाइन को अपनाने से रोका। सबसे बड़े मुद्दों में से एक अतिरिक्त शोर था। "ध्वनि बूम" शब्द एक मिथ्या नाम नहीं है - ध्वनि अवरोध को तोड़ना एक अत्यधिक जोर से घटना है। विनिर्माताओं को यात्रियों को विस्फोट से दूर रखने के लिए विमान को डिजाइन करना था, और हवाई जहाज से विमान को जमीन पर नहीं उतारा जा सकता क्योंकि कोई भी इंसान इस तरह की विनाशकारी तेज आवाज़ के अधीन नहीं होना चाहता है। JAXA का लक्ष्य एक शांत सुपरसोनिक यात्री विमान बनाना है। और इसका परीक्षण स्वीडन में एक प्रयोगात्मक मॉडल के साथ ड्रॉप परीक्षणों के माध्यम से किया गया।

वह काम कैसे करता है? मूल रूप से, एक गुब्बारा मानव रहित मॉडल विमान को ले जाता है - JAXA का साइलेंट सुपरसोनिक कॉन्सेप्ट मॉडल हवा में लगभग 18.6 मील ऊपर है, और बस इसे छोड़ देता है। प्लेन से जुड़े सेंसर शॉकवेव्स को मापते हैं, क्योंकि प्लेन फ्री फॉल में Mach 1.39 तक की स्पीड के पास होता है।

सुपरसोनिक फ्री फॉल की भौतिकी यह सब अलग नहीं है कि एक क्षैतिज विमान पर ध्वनि की तुलना में तेजी से आगे बढ़ने वाली वस्तु कैसे चलती है। विमान के सामने हवा शक्तिशाली रूप से संकुचित हो जाती है, जो सभी दिशाओं में उच्च दबाव की एक लहर को बाहर निकालती है। यह शॉकवेव हवा के माध्यम से प्रचार करना शुरू कर देती है, लेकिन कमजोर हो जाती है क्योंकि यह आगे निकल जाती है, इस प्रक्रिया में ध्वनि तरंग बन जाती है। यह एक जोर का धमाका है जिसे हम सुनते हैं और एक ध्वनि उछाल कहते हैं।

सुपरसोनिक फ्री फ़ॉल के बारे में क्या खास है, यह समझने के लिए, हमें वास्तव में माच संख्याओं का उल्लेख करना चाहिए: किसी विशेष स्थान पर ध्वनि की गति के लिए वस्तु की गति के बीच का अनुपात। और ध्वनि की गति तापमान और दबाव में परिवर्तन के अधीन है - उच्च ऊंचाई पर, ध्वनि की गति कम हो जाती है, इसलिए किसी वस्तु को जरूरी नहीं कि उसी गति से यात्रा करनी पड़े जो कि मच 1 में एक दर्जन मील की दूरी पर हवा में पहुंचती है। समुद्र तल पर करता है। (समुद्र तल से ध्वनि की गति लगभग 760 मील प्रति घंटा है)।

इसके अलावा, ध्वनि अवरोध को तोड़कर बनाए गए शॉकवेव के कारण मच 1 एक अत्यधिक अस्थिर वातावरण है। यहां तक ​​कि छोटे आंदोलनों से वस्तु पर बहुत अधिक शारीरिक प्रभाव पड़ सकता है। मूल रूप से सबसे खराब जगह मच 0.9 और 1.2 के बीच है।

इसलिए जब कोई वस्तु सुपरसोनिक गति से फ्री फॉल में जा रही होती है, तो यह तेज गति की असामान्य स्थिति में होती है जबकि इसकी मच संख्या धीमी दर से बढ़ जाती है। अस्थिर मैक क्षेत्र में अधिक समय व्यतीत होता है, जैसे कि यह एक क्षैतिज तल पर घूम रहा हो। अधिकांश विमानों को मच 1 से आगे बढ़ने और जल्द से जल्द एक सुरक्षित क्षेत्र में प्रवेश करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आप कुछ इस तरह का परीक्षण नहीं कर सकते कि एक नि: शुल्क गिरावट प्रयोग में है

खींचें की वजह से गति भी सबसे ऊपर है। गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से ध्वनि की तुलना में तेज़ी से आगे बढ़ने वाली किसी वस्तु का संभवतः सबसे प्रसिद्ध उदाहरण यही हुआ है: फ़ेलिक्स बॉमगार्टनर ने 2012 में हवा में लगभग 23 मील ऊपर से, बिना उपयोग के ध्वनि अवरोध को तोड़ने वाला पहला आकाशीय गोता लगाने वाला एक विमान की। जब बॉमगार्टनर पृथ्वी पर गिर गए, तो उन्होंने अंततः हवा के अणुओं के साथ टकराव के कारण तेजी को रोक दिया, जिससे built ड्रैग फोर्स’का निर्माण हुआ जो वायु प्रतिरोध के रूप में तब तक बना रहा जब तक कि यह गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर और विपरीत नहीं हो गया। इस समय, बॉमगार्टनर एक अधिकतम गति तक पहुँच गए थे।

वास्तव में, जबकि अधिकांश वस्तुएं जो टर्मिनल वेग तक पहुंचती हैं, बस एक स्थिर गति से रहेंगी, बॉमगार्टनर वास्तव में धीमा होना शुरू हो जाता है, क्योंकि आसपास के वातावरण को मुक्त गिरावट में एक वस्तु के रूप में मोटा और मोटा होना शुरू होता है। तो टर्मिनल का वेग कम होने लगता है - मतलब बॉमगार्टनर ने धीरे-धीरे कम करना शुरू कर दिया। एक ही बात संभवतः मूक सुपरसोनिक कॉन्सेप्ट मॉडल के विमानों में से एक होगी, जेएक्सए परीक्षण कर रही है।

विज्ञान, जीवन की अन्य चीजों की तरह, जब इसके तेज होता है, तो यह ठंडा होता है।