Особенности газо-пылевых образований в верхней атмосфере, связанных с выбросами продуктов сгорания ракетных двигателей

Статистический анализ совокупности полученных данных позволяет заключить, что динамические и морфологические особенности искусственных образований в верхней атмосфере, связанных с запусками ракет в целом определяются соотношением газовой и дисперсной составляющих. Ниже приведены характеристики двух основных типов оптических явлений наблюдаемых в верхней атмосфере при запусках ракет.

А). Долгоживущие светящиеся образования

Высота развития облака - 80 - 150 км.

Характерные размеры - <100 км.

Время жизни образования0.1 - 6 часов и более.

Наблюдаемый спектр - дискретные эмиссии.

Регистрируемые яркостидо 10-6 сб.

Состав облака - газовая фазы (молекулярная компонента выбросов ракетных двигателей)

Физические механизм свечения - взаимодействие продуктов сгорания ракетных двигателей с компонентами верхней атмосферы и резонансное рассеяние солнечного излучения в качестве превалирующего механизма.

Динамика развития облака определяется процессами молекулярной диффузии [ 14 ].

Б) Динамические образования с коротким временем жизни

Высота развития облака - 100 - 700 км.

Характерные размеры - 100 - 1000 км.

Время жизни образования1 – 10 минут.

Наблюдаемый спектр - непрерывный.

Регистрируемые яркостидо 10 –4 сб.

Состав облака - дисперсная компонента выбросов ракетных двигателей с характерными размерами частиц 0.1 – 10 мкм

Физический механизм свечение - рассеяние солнечного света.

Динамика развития облака - разлет дисперсной фазы компонент ракетного выброса.

При регистрации оптических «ракетных» явлений в той или иной мере, как правило, наблюдаются оба механизма свечения. На Рис. 4, например, отчетливо видно, что после окончания динамической фазы развития явления, долгое время (до нескольких часов после начала развития явления, во время наблюдений - до восхода Солнца) наблюдалось относительно слабое диффузное свечение в месте отделения ступени ракеты-носителя, связанное с эмиссиями газовой компоненты выброса.

Отдельного рассмотрения заслуживает вопрос об образовании дисперсной фазы в ракетном выхлопе. Во-первых, достаточно крупные частицы с размерами до нескольких микрон образуются в результате конденсации паров воды при резком расширении продуктов сгорания [1, 15, 16]. В этих работах было показано, что для объяснения наблюдавшихся явлений достаточно допустить степень конденсации 5-10% водяных паров в факеле ракетных двигателей с образованием кристаллов льда с характерными размерами ³ 100 А. Этот механизм представляется весьма интересным, поскольку является универсальным как для жидкостных, так и для твердотопливных ракет. Кроме того, он не только объясняет динамику развития «ракетных облаков» в верхней атмосфере, но и крупномасштабность явлений, связанных с взаимодействием продуктов сгорания с веществом атмосферы, например в процессе образования ионосферных дыр с пониженной плотностью электронов. Действительно, разлет «ледяной» компоненты ракетного выброса должен приводить к быстрой транспортировке возмущающего фактора на большие расстояния, а возгонка льда в процессе разлета переводит его в «активное» состояние для участия в физико-химических процессах. Однако подробное рассмотрение механизма конденсации-переноса-возгонки с учетом термодинамических процессов пока не проведено.

Образование дисперсной компоненты при отсечке тяги твердотопливных двигателей и сливе компонент топлива после разделения ступеней особых проблем не вызывает, однако, необходимо оценить характерное распределение твердых частиц по размерам для корректной интерпретации результатов наблюдений.

Работа выполнена при поддержке Международного научно-технического центра, проект № 1328-99.

Другое по теме

Уравнения тяготения Эйнштейна
В специальной теории относительности в инерциальной системе отсчета квадрат четырёхмерного «расстояния» в пространстве-времени (интервала ds) между двумя бесконечно близкими событиями записывается в виде: ds2= (cdt)2 - dx2- dy2 - dz2 (7) где t — время, х, у, z — прямоугольные декартовы (пространственные) координаты. Эта ...

Нейроподобный элемент (нейрон)
На нейроподобный элемент поступает набор входных сигналов x1, x2, ..., xM (или входной вектор X), представляющий собой выходные сигналы других нейроподобных элементов. Каждый входной сигнал умножается на соответствующий вес связи w1, w2, ..., wM - аналог эффективности синапса. Вес связи является скалярной величиной, пол ...