Jeg rapporterte nylig om kinesiske planer om å sette i gang Shenzhou-9, og brukte et lagerbilde av en Long March-2F rakett som sprengte seg av oppskytningsputen. Nafin ville vite hva det diamantmønsteret som fulgte bak raketten var, og ivan3man_at_large la ut svaret: de heter sjokkdiamanter.
Sjokkdiamanter? Det begrepet hadde på en eller annen måte sklidd forbi meg, så jeg trodde jeg ville grave meg inn i det litt mer.
Sjokkdiamanter (alternativt kjent som “Mach disks”) oppstår når gass går ut av en dyse med supersoniske hastigheter, med et annet trykk enn den ytre atmosfæren. Ved havnivå kan eksostrykket være lavere enn den tykke atmosfæren. Og da i veldig høye høyder, kan eksostrykket være høyere enn den tynne atmosfæren.
Så disse sjokkdiamantene kan vises akkurat som en rakett tar av, eller i stor høyde når den skifter til supersonisk hastighet.
Et klassisk eksempel er romfergen som sprengte seg, men et annet kjent eksempel er da Chuck Yeagers X-1-rakettfly nådde Mach 1.
La oss ta eksemplet med en rakett som sprenges av. I dette tilfellet er eksostrykket til eksosen lavere enn atmosfæren utenfor, og du får en situasjon som kalles “overekspansjon”. Gassen kommer ut av raketten ved et lavere trykk, og vifter utover fra eksosdysen i en "ekspansjonsvifte". Men den ytre atmosfæren er høyere trykk enn avgassen, og komprimerer den så innover. Denne trykkforskjellen tvinger gassen sammen igjen på et spesifikt punkt - den første sjokkdiamanten.
(Jeg vil spare deg for all den kompliserte væskedynamikken på dette tidspunktet.)
Da kompenserer gassen og utvides igjen til en ny ekspansjonsvifte, og deretter tvinges den sammen igjen i samme avstand videre fra raketten ved neste sjokkdiamant, og så videre og så videre. Etter hvert overtar atmosfærisk forvrengning og friksjon, og utjevner trykket fra eksosrøret med den omgivende atmosfæren.
Sjokkdiamanter ble opprinnelig oppdaget av Ernst Mach, den berømte østerrikske forskeren som arbeidet med flytende dynamikk.
En annen interessant sidebeskjed, sjokkdiamanter sees ikke bare i rakettutblåsninger. De har også blitt sett sprengning av vulkaner og artilleripistoler
Det er to gode artikler om Mach-diamanter hvis du virkelig vil forstå dem mer. Sjekk ut denne artikkelen fra Aerospace Web og denne fra Allstar Network.
