Nagrodzona kamera NASA redefiniuje widzenie tego, co niewidoczne
Wyobraź sobie filmowanie wiatru. To wyzwanie, z którym mierzyli się inżynierowie NASA, badający, jak powietrze przepływa wokół samolotów, rakiet i innych pojazdów kosmicznych. Powietrze jest przezroczyste, lecz zrozumienie jego ruchu kluczem do tworzenia wydajniejszych i bezpieczniejszych maszyn.
Przez osiemdziesiąt lat używano techniki zwanej 'skupionym obrazowaniem schlieren'. Można ją porównać do systemu kamer, który widzi ruch powietrza poprzez wykrywanie subtelnych różnic w gęstości. To ten sam efekt, który w słoneczny dzień ukazuje podmuchy ciepła unoszące się nad gorącą nawierzchnią ? lecz znacznie precyzyjniejszy.
System Self-Aligned Focusing Schlieren (SAFS) to przełom. To kompaktowe, tanie i proste w użyciu narzędzie wizualizacji przepływu, które jest prostsze niż tradycyjne systemy schlieren o wysokiej precyzji.
"To, co czyni ten postęp przekonującym, to efekt domina," powiedział Brett Bathel z NASA, współtwórca SAFS wraz z inżynierem Joshuą Weisbergerem z Langley Research Center w Hampton, Virginia. "Kiedy naukowcy mogą widzieć i rozumieć ruch powietrza w sposób wcześniej trudny do osiągnięcia, prowadzi to do lepszych projektów samolotów i bezpieczniejszych lotów dla wszystkich."
Przejście z starszych systemów na SAFS w tunelach wiatrowych i innych specjalistycznych środowiskach badawczych umożliwia inżynierom lotnictwa zbieranie danych wizualizacji przepływu szybciej, przy mniejszych przestojach i niższych kosztach. Dla przemysłu lotniczego otwiera to drzwi do nowych odkryć i potencjalnie zrewolucjonizować projektowanie wszystkiego, od samolotów pasażerskich po pojazdy kosmiczne.
W zestawie narzędzi NASA SAFS jest lepiej przygotowany do realizacji celów misji związanych z efektywnością i bezpieczeństwem w lotnictwie i kosmosie. Naukowcy używają SAFS do uchwycenia separacji przepływu na High Lift Common Research Model, narzędziu udoskonalającym przewidywanie parametrów startu i lądowania nowego samolotu. Pomaga także badać struktury komórek szokowych ? charakterystyczne kopułowate formacje w smugach wydechowych ? dla modelu Space Launch System.
Technologia NASA jest używana na całym świecie, została przyjęta przez ponad 50 instytucji w co najmniej 8 krajach, od Notre Dame po University of Liverpool. Firmy nadal licencjonują technologię, a wersje komercyjne trafiają na rynek.
Wpływ jest tak duży, że NASA przyznaje nagrody. R&D World umieścił SAFS w swoich nagrodach R&D 100 na rok 2025, wybranych przez ekspertów z całego świata.
NASA także uznała SAFS za Government Invention of the Year 2025, najwyższą nagrodę za przełomowe technologie.
Aby zrozumieć wagę SAFS, warto wiedzieć, z czym naukowcy pracowali wcześniej.
Starszy układ schlieren wymagał dostępu do obu stron badanego obiektu. Należało ustawić dwie oddzielne siatki źródeł światła po obu stronach i precyzyjnie je wyrównać. To porównanie ustawień dwóch siatek okiennych po przeciwnych stronach pomieszczenia.
Konfigurowanie takiego systemu mogło zająć tygodnie, a jeśli sprzęt był uderzony lub trzeba było wprowadzić korektę? Trzeba było zaczynać od początku.
Wkracza SAFS. W 2020 roku naukowcy z NASA zadają sobie pytanie: co by się stało, gdyby wyeliminować całą tę złożoność, korzystając z właściwości światła?
Odpowiedź? Polaryzacja światła. Twoje polaryzacyjne okulary przeciwsłoneczne filtrują światło w określonych kierunkach. SAFS robi to samo, wykorzystując polaryzację, by uzyskać efekt tego samego co w przypadku dwóch siatek. SAFS potrzebuje tylko jednej strony obiektu i zamiast dwóch oddzielnych siatek, jedna siatka pełni podwójną funkcję.
To, co kiedyś wymagało tygodni konfiguracji, teraz trwa zaledwie kilka minut. Chcesz dokonać korekty? Żaden problem. SAFS potrafi dostosować czułość, pole widzenia i ostrość w locie. System jest kompaktowy i odporny na wibracje (czas zaczynania od nowa należy do przeszłości).
Czasem rewolucyjne postępy rodzą się z poszukiwania kreatywnych rozwiązań dla starych problemów. SAFS jest dowodem na to, że innowacje nadal mają znaczenie i już odcisnęły swój ślad na świecie.
Prace nad SAFS były prowadzone dzięki wsparciu NASA w ramach portfolio Aerosciences Evaluation and Test Capabilities oraz projektu Transformational Tools and Technologies, który ma na celu opracowanie nowych narzędzi obliczeniowych pomagających prognozować wydajność samolotów. Projekt ten jest częścią NASA Transformative Aeronautics Concepts Program w Aeronautics Research Mission Directorate.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
