تستخدم ناسا تقنية تصوير عمرها 150 عامًا مع عدد قليل من التعديلات في القرن الحادي والعشرين لالتقاط صور فريدة ومذهلة لموجات الصدمة التي أنشأتها الطائرات الأسرع من الصوت.
يمكن استخدام هذه التقنية ، التي يطلق عليها صور schlieren ، لتصور تدفق الهواء الأسرع من الصوت مع الطائرات واسعة النطاق أثناء الطيران. عادة ، لا يمكن القيام بذلك إلا في أنفاق الرياح باستخدام نماذج مصغرة ، ولكن القدرة على دراسة الطائرات ذات الحجم الحقيقي التي تطير عبر الغلاف الجوي للأرض توفر نتائج أفضل ، ويمكن أن تساعد المهندسين على تصميم طائرات أسرع من الصوت وأكثر هدوءًا.
والميزة الجانبية هي أن الصور مذهلة ودرامية ، وتخلق القليل من 'الصدمة' والرعب.
تعرض هذه الصورة من سكليرين بشكل كبير موجة الصدمة لطائرة تفوق سرعة الصوت تحلق فوق صحراء موهافي. استخدم الباحثون برنامج معالجة الصور الذي طورته وكالة ناسا لإزالة الخلفية الصحراوية ، ثم قاموا بدمج إطارات متعددة ومتوسطها لإنتاج صورة واضحة لموجات الصدمة.
الائتمان: ناسا.
في وقت سابق من هذا العام ، أصدرت وكالة ناسا بعض صور شيرين التي تم التقاطها بكاميرا عالية السرعة مثبتة على الجانب السفلي من ناسا بيتشكرافت B200 King Air ، والتي التقطت صوراً بمعدل 109 إطارات في الثانية بينما مرت طائرة تفوق سرعة الصوت بعدة آلاف من الأقدام تحت أرضية حلوى مرقطة. . تم استخدام برنامج خاص لمعالجة الصور لإزالة الخلفية الصحراوية ، ثم دمج ومتوسط إطارات متعددة ، مما ينتج صورة واضحة لموجات الصدمة. وهذا ما يسمى شليرين جو-جو.
قال دان بانكس ، المحقق الرئيسي في المشروع ، الذي يتم إجراؤه في وكالة ناسا لأبحاث الطيران Armstrong Flight Research ، المركز في قاعدة إدواردز الجوية. 'يسمح لنا برؤية هندسة موجة الصدمة في الغلاف الجوي الحقيقي حيث تطير الطائرة المستهدفة عبر تدرجات درجة الحرارة والرطوبة التي لا يمكن تكرارها في أنفاق الرياح.'
لكنهم بدأوا الآن في استخدام تقنية قد توفر نتائج أفضل: استخدام الشمس والقمر كخلفية مضاءة. تسمى هذه الطريقة ذات الإضاءة الخلفية Schlieren الخلفية باستخدام الكائنات السماوية ، أو BOSCO.
تُستخدم الخلفية المرقطة أو مصدر الضوء الساطع لتصور ظواهر التدفق الديناميكي الهوائي الناتجة عن الطائرات أو الأشياء الأخرى التي تمر بين الكاميرا والخلفية.
تم التقاط هذه الصورة لموجات الصدمة التي تم إنشاؤها بواسطة T-38C في رحلة تفوق سرعة الصوت باستخدام حافة الشمس كمصدر للضوء ثم تمت معالجتها باستخدام كود طورته وكالة ناسا.
الائتمان: ناسا.
ناسا تشرح التقنية:
'تصور التدفق هو أحد الأدوات الأساسية لبحوث الطيران ، وقد تم استخدام التصوير الفوتوغرافي schlieren لسنوات عديدة لتصور تدرجات كثافة الهواء الناتجة عن التدفق الديناميكي الهوائي. تقليديا ، تتطلب هذه الطريقة بصريات معقدة ومتوافقة بدقة بالإضافة إلى مصدر ضوء ساطع. كشفت أشعة الضوء المنكسرة عن شدة تدرجات كثافة الهواء حول جسم الاختبار ، وعادة ما تكون نموذجًا في نفق هوائي. كان التقاط صور schlieren لطائرة كاملة الحجم أثناء الطيران أكثر صعوبة بسبب الحاجة إلى محاذاة دقيقة للطائرة مع الكاميرا والشمس '.
ثم هناك اختلافات في هذه التقنية. استخدم أحد العروض التوضيحية الأخيرة Calcium-K Eclipse Background Oriented Schlieren (CaKEBOS). وفقًا لمحقق Armstrong الرئيسي Michael Hill ، كان CaKEBOS دليلًا على اختبار المفهوم لمعرفة مدى فعالية استخدام الشمس في التصوير الفوتوغرافي الموجه نحو الخلفية.
باستخدام القرص الشمسي كخلفية ، تم الكشف عن تفاصيله بواسطة مرشح ضوئي من الكالسيوم K ، قام الباحثون بمعالجة هذه الصورة للكشف عن موجات الصدمة الناتجة عن T-38C الأسرع من الصوت.
الائتمان: ناسا.
قال هيل: 'إن استخدام جسم سماوي مثل الشمس كخلفية له الكثير من المزايا عند تصوير طائرة تحلق'. 'مع وجود نظام التصوير على الأرض ، يمكن أن تكون الطائرة المستهدفة على أي ارتفاع طالما أنها بعيدة بما يكفي لتكون في نطاق التركيز.'
وجد الباحثون أن الطريقة الأرضية أكثر اقتصادا بكثير من طرق الجو ، حيث لا يتعين عليك امتلاك طائرة ثانية تحمل معدات كاميرا مُركبة بشكل خاص. قال الفريق إن بإمكانهم استخدام المعدات الجاهزة.
تم اختراع صور Schlieren في الأصل في عام 1864 من قبل الفيزيائي الألماني August Toepler.
اكتشف المزيد حول تقنية الهواء إلى الهواء هنا وتقنيات بوسكو هنا.