Η NASA χρησιμοποιεί μια φωτογραφική τεχνική 150 ετών με μερικές τροποποιήσεις του 21ου αιώνα για τη λήψη μοναδικών και εκπληκτικών εικόνων των κραδασμών που δημιουργήθηκαν από υπερηχητικά αεροσκάφη.
Ονομάζεται εικόνες schlieren, η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση της υπερηχητικής ροής αέρα με αεροσκάφη πλήρους κλίμακας κατά την πτήση. Συνήθως, αυτό μπορεί να γίνει μόνο σε αεροδυναμικές σήραγγες χρησιμοποιώντας μοντέλα κλίμακας, αλλά η δυνατότητα μελέτης αεροσκαφών πραγματικού μεγέθους που πετούν μέσω της γήινης ατμόσφαιρας παρέχει καλύτερα αποτελέσματα και μπορεί να βοηθήσει τους μηχανικούς να σχεδιάσουν καλύτερα και πιο ήσυχα υπερηχητικά αεροπλάνα.
Και ένα δευτερεύον πλεονέκτημα είναι ότι οι εικόνες είναι καταπληκτικές και δραματικές, δημιουργώντας λίγο «σοκ» και δέος.
Νωρίτερα φέτος, η NASA κυκλοφόρησε κάποιες εικόνες schlieren που τραβήχτηκαν με μια κάμερα υψηλής ταχύτητας τοποθετημένη στην κάτω πλευρά του NASA Beechcraft B200 King Air, η οποία κατέλαβε εικόνες με 109 καρέ ανά δευτερόλεπτο, ενώ ένα υπερηχητικό αεροσκάφος πέρασε μερικές χιλιάδες πόδια κάτω από ένα διάστικτο επιδόρπιο . Χρησιμοποιήθηκε ειδικό λογισμικό επεξεργασίας εικόνων για την αφαίρεση του φόντου της ερήμου, στη συνέχεια συνδυασμός και μέσος όρος πολλαπλών καρέ, το οποίο παράγει μια σαφή εικόνα των κρουστικών κυμάτων. Αυτό ονομάζεται air-to-air schlieren.
«Το air-to-air schlieren είναι μια σημαντική τεχνική δοκιμής πτήσης για τον εντοπισμό και τον χαρακτηρισμό, με υψηλή χωρική ανάλυση, κύματα σοκ που προέρχονται από υπερηχητικά οχήματα», δήλωσε ο Dan Banks, ο κύριος ερευνητής του έργου, που έγινε στο Armstrong Flight Research της NASA. Κέντρο στη Βάση Πολεμικής Αεροπορίας Edwards. «Μας επιτρέπει να δούμε τη γεωμετρία των κραδασμών στην πραγματική ατμόσφαιρα καθώς το αεροσκάφος-στόχος πετά μέσα από κλίσεις θερμοκρασίας και υγρασίας που δεν μπορούν να αναπαραχθούν σε σήραγγες αέρα».
Τώρα όμως έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν μια τεχνική που μπορεί να προσφέρει καλύτερα αποτελέσματα: χρησιμοποιώντας τον Ήλιο και τη Σελήνη ως φωτισμένο φόντο. Αυτή η οπίσθιου φωτισμού μέθοδος ονομάζεται Background-Oriented Schlieren χρησιμοποιώντας Celestial Objects ή BOSCO.
Το διάστικτο φόντο ή μια φωτεινή πηγή φωτός χρησιμοποιείται για την απεικόνιση φαινομένων αεροδυναμικής ροής που δημιουργούνται από αεροσκάφη ή άλλα αντικείμενα που περνούν μεταξύ της κάμερας και του σκηνικού.
Η NASA εξηγεί την τεχνική:
«Η οπτικοποίηση ροής είναι ένα από τα θεμελιώδη εργαλεία της έρευνας αεροναυτικής και η φωτογραφία schlieren χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια για να απεικονίσει τις κλίσεις πυκνότητας αέρα που προκαλούνται από την αεροδυναμική ροή. Παραδοσιακά, αυτή η μέθοδος απαιτεί πολύπλοκα και με ακρίβεια ευθυγραμμισμένα οπτικά καθώς και φωτεινή πηγή φωτός. Οι διαθλασμένες ακτίνες φωτός αποκάλυψαν την ένταση των βαθμίδων πυκνότητας αέρα γύρω από το αντικείμενο δοκιμής, συνήθως ένα μοντέλο σε μια σήραγγα ανέμου. Η λήψη εικόνων schlieren ενός αεροσκάφους πλήρους κλίμακας κατά την πτήση ήταν ακόμη πιο δύσκολη λόγω της ανάγκης για ακριβή ευθυγράμμιση του αεροπλάνου με την κάμερα και τον ήλιο. "
Στη συνέχεια, υπάρχουν παραλλαγές σε αυτήν την τεχνική. Μια πρόσφατη επίδειξη χρησιμοποίησε το Calcium-K Eclipse Background Oriented Schlieren (CaKEBOS). Σύμφωνα με τον κύριο ερευνητή του Άρμστρονγκ Μάικλ Χιλ, το CaKEBOS ήταν μια απόδειξη τεστ έννοιας για να δει πόσο αποτελεσματικά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ο Ήλιος για φωτογράφιση schlieren προσανατολισμένη στο φόντο.
"Η χρήση ενός ουράνιου αντικειμένου όπως ο ήλιος για φόντο έχει πολλά πλεονεκτήματα κατά τη φωτογράφηση ενός αεροσκάφους που πετάει", δήλωσε ο Hill. «Με το σύστημα απεικόνισης στο έδαφος, το αεροσκάφος-στόχος μπορεί να βρίσκεται σε οποιοδήποτε υψόμετρο, αρκεί να είναι αρκετά μακριά για να βρίσκεται στο επίκεντρο.»
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η επίγεια μέθοδος ήταν πολύ πιο οικονομική από τις μεθόδους αέρα-αέρα, καθώς δεν χρειάζεται να έχετε ένα δεύτερο αεροσκάφος που μεταφέρει ειδικά εξοπλισμένο εξοπλισμό κάμερας. Η ομάδα είπε ότι μπορεί να χρησιμοποιήσει εξοπλισμό εκτός ραφιού.
Οι εικόνες του Schlieren εφευρέθηκαν αρχικά το 1864 από τον Γερμανό φυσικό August Toepler.
Μάθετε περισσότερα για την τεχνική air-to-air εδώ και τις τεχνικές BOSCO εδώ.
