2015年6月18日spacedaily網(wǎng)站登文，介紹了科學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。飛船或彈道導彈的彈頭再入大氣層高超聲速飛行時，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(美國物理學會出版)，來自中國哈爾濱工業(yè)大學(Harbin Institute of Technology)的物理學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彈。
當飛行器以5倍以上聲速的速度在大氣層中飛行時，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，等離子殼層實際上能夠增強通信天線的輻射。
高和同事論述了有可能通過重新設(shè)計天線在通常的高超聲速飛行中復制這些特殊的情況。研究者首次分析了早期的實驗，并發(fā)現(xiàn)能夠由共振來解釋特殊的信號增強情況，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“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電容器。另一方面，等離子殼層作用就像一個電感器，它阻擋通過它的電流變化。當電容器與電感元件成對時，它們能夠形成一個共振電路。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。高的這個團隊不是第一個試圖解決通信中斷難題的人，但他們的方法的優(yōu)點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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