US entwickelt System zur Analyse von Raketen- und Meteoritenzusammensetzung über Aufprallblitze

Pablo Bueno, leitender Ingenieur in der Abteilung für Maschinenbau des SwRI. Forscher haben aufgezeigt, dass der Impulschlag ein physikalisches Phänomen ist, das durch konventionelle und hypervelocity-Aufprallvorgänge entsteht.

Die Emission des Blitzes hängt ab; daher liefern spektrographische Messungen spektrale Daten, die gemäß dem Projekt zur Identifizierung der bei der Kollision beteiligten Materialien genutzt werden können.

Bueno und Roberto Enriquez-Vargas, ein leitender Forschungsingenieur bei SwRI, haben kürzlich ein intern finanziertes SwRI-Projekt abgeschlossen, das Methoden zur Anwendung der Hochgeschwindigkeits-Spektroskopie zur Analyse des während hypervelocity-Aufpralls emittierten Lichts entwickelt und verfeinert hat, wobei die Aufprallblitze in der Regel nur wenige Mikrosekunden andauern.

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Das erforderliche kurze Zeitfenster machte eine schnelle und präzise Erfassung der spektralen Daten notwendig, wie in einer Pressemitteilung angegeben. System zur laserbasierten Auslösung Bueno und Enriquez-Vargas nutzten beide zweistufigen Lichtgasgeschütze, um hypervelocity-Aufprälle zu erzeugen, die Aufprallereignisse.

Das große Geschütssystem erzeugt Geschwindigkeiten 7 Kilometern pro Sekunde (15.660 mph). Das System ist 22 Meter (72 Fuß) lang und wurde traditionell zur Ballistikforschung eingesetzt, wie in der Pressemitteilung angegeben.

Da der Aufprall so schnell erfolgt und der Lichtblitz rasch abklingt, entwickelten Bueno und Enriquez-Vargas ein auf Lasern basierendes Auslösesystem, um den exakten Zeitpunkt des Aufpralls präzise zu erfassen und die Aufprallzeit mit einer Genauigkeit von 100 Nanosekunden, also einem Zehntelmillionstel einer Sekunde, zu messen, so die Forscher. „Dickeres Zielmaterial erzeugte hellere und längere Lichtblitze", erklärte Bueno. „Höherer atmosphärischer Druck führte zu breiteren und dickeren Emissionslinien in den Spektren, und in vielen Fällen verhielten sich Materialien bei hohen Temperaturen anders als bei Raumtemperatur." Das Team entwickelte und testete ein auf Lasern basierendes Auslöseschema.

Eine zeitliche Genauigkeit von 100 ns

Eine zeitliche Genauigkeit von 100 ns zum Zeitpunkt des Aufpralls wurde nachgewiesen. Zudem wurde offengelegt, dass die starken Linien der Emissionsspektren einer Genauigkeit von ±2 nm gegenüber ihren veröffentlichten Werten gemessen und charakterisiert wurden.

Das Doppeltspektrum bei 396 nm für Aluminium und das Triplett bei 515 nm für Kupfer wurden als optimalste Linien für die Fortsetzung des experimentellen Testplans ausgewählt. Die Auswirkungen der Projektilfluggeschwindigkeit, des atmosphärischen Drucks und der atmosphärischen Zusammensetzung wurden dokumentiert.

Diese Ergebnisse erfüllen teilweise Metrik 3 des Programms. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Parameter gemäß dem Projekt die Amplitude und die Breite der Emissionslinien beeinflussen.