Японские исследователи включили электромагнит внутри 20-миллиметровой модели ровно в тот момент, когда её накрыл поток со скоростью около 7 км/с. Светящаяся область перед корпусом стала толще примерно на 16%. Это первый полезный результат нового стенда, но ещё не испытание готового «магнитного щита»: нагрев поверхности и дополнительное торможение в работе напрямую не измеряли.
В материале
Эксперимент провели специалисты Tokyo Metropolitan University и Университета Тоттори. В исходной статье университет был назван неточно: речь идёт не о Токийском университете, а о столичном государственном вузе Tokyo Metropolitan University. Результаты опубликованы 23 июля 2026 года в рецензируемом Journal of Spacecraft and Rockets.
Зачем отодвигать ударный слой
При входе аппарата в атмосферу воздух перед ним резко сжимается и нагревается до нескольких тысяч градусов. Между ударной волной и поверхностью образуется раскалённый ударный слой. Сегодня нагрузку принимают теплозащитные плитки или абляционные материалы, которые постепенно выгорают и уносят тепло.
Магнитогидродинамическое торможение предлагает добавить к этой защите магнитное поле. Оно воздействует на электрически заряженные частицы горячего газа и должно отодвигать поток от корпуса. В расчётах это снижает тепловой поток и одновременно увеличивает сопротивление воздуха — аппарат сильнее тормозит ещё до применения парашютов.
Проблема в том, что заметный эффект требует сильного поля, а магнит, источник питания и система охлаждения тоже весят. Предыдущие стенды использовали постоянные неодимовые магниты. Они просты, но ограничивают и силу, и форму поля.
Сильное поле понадобилось всего на 40 микросекунд
В расширительной трубе подходящий поток существует около 40 микросекунд. Команда решила не держать электромагнит включённым постоянно, а подать на него короткий импульс непосредственно перед приходом ударной волны. Так катушка успевает создать более сильное поле и не требует массивного охлаждения.
Редакционная схема установки по пресс-релизу Tokyo Metropolitan University и статье Muramatsu с соавторами.
Для питания собрали семиступенчатую импульсно-формирующую цепь из конденсаторов и катушек. Она подала примерно 1 кА на воздушную катушку внутри модели. Датчик давления обнаруживал приближение волны, после заданной задержки включались магнит и высокоскоростная камера.
Испытывали две модели диаметром 20 мм с разной формой носа. В первой стояла катушка диаметром 12 мм с 49 витками, во второй — 4,5 мм и 54 витка. Поле удерживалось выше 99% максимума дольше всего полезного окна эксперимента.
У первой модели измерили 1,24 Т, у второй — 1,58 Т. Это примерно в 1,7 и 2,1 раза сильнее, чем у сравнимых по размеру неодимовых магнитов из контрольной установки.
Что означает увеличение светящейся области
После включения поля толщина самосветящейся области перед моделями выросла на 15,7 и 16,2%. Изменился и спектр излучения молекул и ионов азота. Значит, магнит действительно повлиял на структуру ударного слоя и распределение энергии внутри него — эффект не остался только в расчётах.
Сводка по статье в Journal of Spacecraft and Rockets. Расширение светящейся области — показатель воздействия на поток, но не прямое измерение охлаждения корпуса.
Однако толщина свечения — косвенный признак. Работа не отвечает, насколько уменьшился тепловой поток к поверхности и насколько выросло аэродинамическое сопротивление. Исследователям ещё предстоит одновременно измерить положение ударной волны, нагрев, силу сопротивления и плотность электронов.
Неизвестен и баланс для настоящего аппарата. На борту придётся разместить катушки, импульсный источник питания и силовую конструкцию, способную пережить электромагнитные нагрузки. Если всё это окажется тяжелее сэкономленной теплозащиты, идея потеряет практический смысл. Поле также должно работать в неоднородном потоке гораздо дольше десятков микросекунд.
Следующим шагом станет не многоразовый корабль
Исследовательская программа предусматривает небольшой лётный опыт: капсулу для входа с низкой орбиты планируют запустить на исследовательской ракете. До этого на новом стенде подберут форму корпуса, расположение магнитов и режим включения. Точная дата такого полёта в публикации не указана.
Поэтому называть эксперимент заменой тяжёлой теплозащиты преждевременно. Он решает более узкую, но важную задачу: позволяет в повторяемых условиях менять силу и геометрию поля, а затем смотреть, как реагирует поток при скорости, близкой к орбитальному входу. Если дальнейшие измерения подтвердят снижение нагрева без чрезмерной массы и расхода энергии, магнитная система сможет не заменить плитки полностью, а уменьшить нагрузку на них и упростить обслуживание многоразовых аппаратов.
