رکورد جدیدی در سرعت مافوق صوت به ثبت می‌رسد

محققان دانشگاه Case Western Reserve در آمریکا در حال حاضر روی آزمایشی کار می کنند که طی آن لحظه اصابت پرتابه ای با سرعت 14484 کیلومتر در ساعت به دیواره آب را ثبت خواهد کرد.

به گزارش تکناک، تحقیقاتی در این زمینه قبلاً انجام شده بود، اما تقریباً هشت دهه پیش بود. در دهه 1940، ارتش ایالات متحده چنین مطالعاتی را برای سنجش تأثیر امواج شوک ناشی از انفجارهای زیر آب بر روی قایق ها و زیردریایی ها انجام داد.

برایان اشمیت، استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه کیس وسترن رزرو، انتظار دارد که آزمایش‌های آتی اصابت پرتابه دو برابر سریع‌تر از آنچه قبلاً مطالعه شده است، باشد و تجهیزات ضبط در حال حاضر بسیار پیشرفته تر از آزمایشات قبلی است.

آنچه که مطالعه امیدوار است به آن دست یابد

محققان قصد دارند از تجهیزاتی به طول 12.2 متر به نام تفنگ گاز سبک دو مرحله ای برای به حرکت درآوردن یک پرتابه 18 میلی متری به یک مخزن آب با عمق 2.4 متر استفاده کنند.

پیشرانه دو مرحله‌ای که توسط این سیستم استفاده می‌شود، پرتابه را قادر می‌سازد تا به سرعت پرتاب بالاتری برسد، چیزی که دانشمندان برای شبیه‌سازی برخورد شهاب‌سنگ‌ها به جو استفاده می‌کنند. با این حال، تمام این تلاش ها در نهایت چیزی جز یک صدای بلند و پاشیدن آب به کسانی که شاهد آن هستند، نخواهد داد.

اشمیت و تیمش برای ثبت این ضربه، دوربینی با سرعت بالا را به کار می‌گیرند که می‌تواند 200 میلیون فریم در ثانیه ثبت کند. این یک پیشرفت بزرگ نسبت به 300 فریم یا بیشتر از آن است که یک گوشی هوشمند می تواند عکس بگیرد و 30 فریم در ثانیه که چشم انسان می تواند ببیند.

این تحقیق با کمک یک میلیون دلاری توسط دفتر تحقیقات دریایی و دفتر تحقیقات علمی نیروی هوایی به دلیل کاربردهای آن در دفاع ملی ایالات متحده حمایت می شود.

انتظار می رود تصاویر دوربین پرسرعت به محققان کمک کند تا بفهمند وقتی چیزی که با چنین سرعت بالایی در حرکت است به هدف برخورد کند دقیقا چه اتفاقی می افتد. نتایج احتمالاً تشکیل یخ، کاویتاسیون (حفره زایی) و سونولومینسانس (امواج صوتی یا مافوق صوتی در اثر چگالش و تمرکز در مرکز یک حباب گاز غوطه‏ور در یک مایع به فلاشهای نورانی بسیار کوتاه تبدیل می‎شوند) است.

پیش‌بینی‌های دهه 1950 بیان می‌کنند که چنین برخوردی می‌تواند به تشکیل «یخ‌های عجیب و غریب» منجر شود، که هر شکل‌گیری یخی غیر از یخ‌های شش وجهی است که بیشتر روی زمین یا در فضا یافت می‌شود.

کاویتاسیون یا تشکیل حباب های بخار در داخل مایع به دلیل شتاب آن به سرعت های بالا، چیزی است که محققان انتظار دارند در طول آزمایش ببینند. فروپاشی ناگهانی مایع در نتیجه موج صوتی همچنین می‌تواند منجر به ایجاد نوری به نام سونولومینسانس شود، چیزی که حتی می‌تواند به ساخت منبع انرژی زائد کمک کند.

سرعت صوت در هوا 767 مایل در ساعت است اما در داخل آب به 3500 مایل در ساعت نزدیکتر است. بنابراین انتظار می‌رود این آزمایش‌ها اطلاعات بیشتری در مورد سرعت‌های مافوق صوت ارائه کند، که زمینه ای مورد علاقه برای ارتش‌ها در سراسر جهان است، زیرا آنها به دنبال ساخت سلاح‌هایی هستند که می‌توانند با این سرعت‌ها حرکت کنند.

ایالات متحده در این زمینه عقب مانده است و سعی دارد با  انجام پروژه های آزمایشی این نقص را جبران کند، در حالی که روسیه ادعا می کند که قبلاً سلاح های مافوق صوت خود را در ماموریت های نظامی گسترش داده است.