NASA bruker en 150 år gammel fotografisk teknikk med noen få justeringer fra det 21. århundre for å fange unike og fantastiske bilder av sjokkbølgene som er laget av supersoniske fly.
Kalt schlieren-bilder, kan teknikken brukes til å visualisere supersonisk luftstrøm med fullskala fly under flukt. Vanligvis kan dette bare gjøres i vindtunneler ved bruk av skalamodeller, men det å kunne studere fly i virkelig størrelse som flyr gjennom Jordens atmosfære gir bedre resultater, og kan hjelpe ingeniører med å designe bedre og roligere supersoniske fly.
Og en sidefordel er at bildene er fantastiske og dramatiske, og skaper litt "sjokk" og ærefrykt.
Tidligere i år ga NASA ut noen schlieren-bilder tatt med et høyhastighetskamera montert på undersiden av en NASA Beechcraft B200 King Air, som tok bilder med 109 bilder per sekund mens et supersonisk fly passerte flere tusen meter under et flekkete dessertgulv . Spesiell programvare for bildebehandling ble brukt til å fjerne ørkenbakgrunnen, for deretter å kombinere og gjennomsnittlig flere rammer, som gir et klart bilde av sjokkbølgene. Dette kalles luft-til-luft schlieren.
"Luft-til-luft-schlieren er en viktig flytest-teknikk for å lokalisere og karakterisere, med høy romlig oppløsning, sjokkbølger som stammer fra supersoniske kjøretøy," sa Dan Banks, hovedetterforsker for prosjektet, som gjøres ved NASAs Armstrong Flight Research Senter ved Edwards Air Force Base. "Det lar oss se sjokkbølgeometrien i den virkelige atmosfæren når målflyet flyr gjennom temperatur- og fuktighetsgradienter som ikke kan dupliseres i vindtunneler."
Men nå har de begynt å bruke en teknikk som kan gi bedre resultater: å bruke solen og månen som en opplyst bakgrunn. Denne bakgrunnsbelyste metoden kalles bakgrunnsorienterte Schlieren ved bruk av Celestial Objects, eller BOSCO.
Den flekkete bakgrunnen eller en sterk lyskilde brukes til å visualisere aerodynamiske strømningsfenomener generert av fly eller andre objekter som passerer mellom kameraet og bakteppet.
NASA forklarer teknikken:
"Flowvisualisering er et av de grunnleggende verktøyene for luftfartforskning, og schlieren-fotografering har blitt brukt i mange år for å visualisere lufttetthetsgradienter forårsaket av aerodynamisk strømning. Tradisjonelt har denne metoden krevd kompleks og nøyaktig justert optikk samt en sterk lyskilde. Brydde lysstråler avslørte intensiteten av lufttetthetsgradienter rundt testobjektet, vanligvis en modell i en vindtunnel. Det var enda mer utfordrende å ta schlieren-bilder av et fullskala fly under flukt på grunn av behovet for en nøyaktig justering av flyet med kameraet og solen. ”
Deretter er det variasjoner på denne teknikken. En nyere demonstrasjon brukte Calcium-K Eclipse Background Oriented Schlieren (CaKEBOS). I følge Armstrongs hovedetterforsker Michael Hill var CaKEBOS et bevis på konseptprøve for å se hvor effektivt Solen kunne brukes til bakgrunnsorientert schlieren-fotografering.
"Å bruke et himmelobjekt som solen for en bakgrunn, har mange fordeler når du fotograferer et flygende fly," sa Hill. "Med bildesystemet på bakken, kan målflyet være i hvilken som helst høyde, så lenge det er langt nok til å være i fokus."
Forskere fant at den bakkebaserte metoden var betydelig mer økonomisk enn luft-til-luft-metoder, siden du ikke trenger å ha et andre fly som har spesialmontert kamerautstyr. Teamet sa at de kan bruke utstyr som ikke er sokkel.
Schlieren-bilder ble opprinnelig oppfunnet i 1864 av den tyske fysikeren August Toepler.
Finn ut mer om luft-til-luft-teknikken her og BOSCO-teknikkene her.
