Nedavno sam izvijestio o kineskim planovima za lansiranje Shenzhou-9 i upotrijebio sam slikom dionice rakete Long March-2F koja eksplodira s paljbe. Nafin je želio znati kakav je taj dijamantski uzorak iza rakete, a ivan3man_at_large objavio je odgovor: zovu ih šok dijamanti.
Šokantni dijamanti? Taj je izraz nekako projurio pored mene, pa sam pomislio da ću se u njega još više pozabaviti.
Udarni dijamanti (alternativno poznati i kao "Mach diskovi") nastaju kada plin izlazi iz mlaznice nadzvučnim brzinama, pod različitim pritiskom od vanjske atmosfere. Na razini mora tlak ispuha može biti niži od guste atmosfere. Tada bi na vrlo velikim visinama tlak ispuha mogao biti viši od tanke atmosfere.
Dakle, ovi se šok dijamanti mogu pojaviti baš kad raketa leti, ili na velikoj nadmorskoj visini, kada se kreće u nadzvučnu brzinu.
Klasičan primjer je eksplozija svemirskog šatla, ali još jedan poznati primjer je kada je raketni avion Chuck Yeagera X-1 stigao do Macha 1.
Uzmimo primjer rakete koja eksplodira. U ovom je slučaju izlazni tlak ispuha niži od vanjske atmosfere, pa dobivate situaciju koja se naziva "prekomjerno širenje". Plin izlazi iz rakete pod nižim pritiskom, a ventilatori prema izlazu iz mlaznice u „ventilatoru za širenje“. Ali vanjska atmosfera je viši tlak od ispušnih plinova i tako ga komprimira prema unutra. Ova razlika u tlaku prisiljava plin na određenu točku - prvi udarni dijamant.
(U ovom trenutku ću vam poštedjeti svu složenu dinamiku tekućine.)
Potom se plin nadoknađuje i ponovo širi u novi ventilator za širenje, a zatim se na sljedeći udarni dijamant vraća zajedno na istoj udaljenosti od rakete, i tako dalje, i tako dalje. Na kraju se preuzima atmosferska distorzija i trenje, izjednačavajući pritisak ispušnog plina s ambijentom okoline.
Šokantne dijamante prvotno je otkrio Ernst Mach, poznati austrijski znanstvenik koji je radio na dinamici fluida.
Još jedna zanimljiva strana, udarni dijamanti nisu samo vidljivi u raketnim izduvima. Također su viđeni kako eksplodiraju vulkani i artiljerijska oružja
Postoje dva sjajna članka o Mach dijamantima ako ih zaista želite dublje shvatiti. Pogledajte ovaj članak iz Aerospace Weba i ovaj iz Allstar mreže.
