СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ КОАГУЛЯЦИИ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ Российский патент 2018 года по МПК G01N29/00 B01D51/08 

Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для экспериментальной отработки технологии ускорения осаждения пыли в марсианской атмосфере.

Из уровня техники известен способ исследования акустической коагуляции в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Земли по химическому составу, температуре и давлению. При этом в газовой среде создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам земной пыли, и на полученную взвесь воздействуют звуком /Большая советская энциклопедия, третье издание, т. 12, стр. 348, столбец 1030/.

Недостатком указанного известного технического решения является его неприспособленность к использованию в условиях марсианской атмосферы, на 95% состоящей из углекислого газа, в которой давление изменяется от 0,18 до 1 кПа при низкой температуре, суточно-сезонно варьирующей в пределах 100-150 К /Физическая энциклопедия, М.: Большая Российская энциклопедия, 1992, т. 3, стр. 48/. Звук в таких условиях, в частности при таком низком давлении, распространяется только на небольшие расстояния и не может вызвать акустическую коагуляцию, существенно влияющую на процесс оседания марсианской пыли.

Наиболее близким к заявленному изобретению известным техническим решением является способ исследования акустической коагуляции в газовой среде, при котором в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли, и на полученную взвесь воздействуют звуком /RU 2014128791 А; A01G 15/00, B01D 51/08; 14.07.2014; 10.02.2016/.

Но и это техническое решение из-за сильного поглощения звуковых волн и неэффективности воздействия их на процесс коагуляции пылевых частиц при низком давлении, соответствующем атмосферному давлению у поверхности Марса, не может обеспечить ускорения процесса оседания марсианской пыли.

Задачей изобретения является обеспечение ускорения процесса оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса.

Указанная задача решена за счет того, что в способе исследования акустической коагуляции в газовой среде, при котором в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли, на полученную взвесь воздействуют инфразвуком, при этом выполняют микровзрывы, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот.

Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных отличительных признаков: воздействием инфразвуком на взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли, в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению; выполнением микровзрывов, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот.

Указанная совокупность существенных отличительных признаков позволяет обеспечить ускорение процесса оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса.

Спектральные наблюдения молекулярных полос углекислого газа в инфракрасной области, а также ослабление радиосигналов автоматических межпланетных станций /АМС/ "Маринер-4", "Маринер-6" и "Маринер-7" при захождении их за диск Марса позволили установить значение полного давления на среднем уровне поверхности Марса в 650±200 Па. Из радионаблюдений АМС "Маринер-6" температура Марса вблизи экватора составляет 250 К, температура ночной атмосферы в точке с широтой +36° по измерениям с АМС "Маринер-7" составила 205 К, а ближе к полюсу, на широте +79°, 164 К /БСЭ, т. 15, стр. 410, столбец 1216/.

Согласно модели, отвечающей данным измерений содержаний химических элементов в грунте, основными химическими соединениями по массе в марсианской пыли являются: двуокись кремния - 45%, окись железа - 18%, окись магния - 8%, серный ангидрид. - 8%, окись алюминия - 5%, окись кальция - 5%. Содержание пылевых частиц в марсианской атмосфере во время бури достигает 0,01 кг/м³, средний размер частиц 1-3 мкм. В спокойной атмосфере также присутствует пыль со средними размерами частиц 0,05-0,1 мкм /Физическая энциклопедия, М.: Большая Российская энциклопедия, 1992, т. 3, стр. 48-49/.

Воздействие инфразвуком на взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли, в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, позволяет установить диапазон частот инфразвука и диапазон параметров газовой среды, при которых наблюдается акустическая коагуляция мелких твердых частиц, взвешенных в газовой среде, имитирующей атмосферу у поверхности Марса. В отличие от звука инфразвук имеет свойство распространяться на очень большие расстояния благодаря малому поглощению инфразвуковых волн в разных средах, в т.ч. и газовой, что позволяет существенно влиять на процесс оседания марсианской пыли с помощью инфразвука.

Для генерирования инфразвука выполняют микровзрывы, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот. При этом используют эффект увеличения скорости распространения инфразвука в газовой среде при микровзрыве, обусловленный вызванным микровзрывом повышением температуры и давления, и позволяющий ускорить процесс оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса за счет повышения эффективности коагуляции пылевых частиц при взрывном воздействии.

Изобретение осуществляют с помощью известных методов и средств.

Таким образом, воздействие инфразвуком на взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли, в газовой среде, соответствующей атмосфере Марса по химическому составу, температуре и давлению, благодаря установлению диапазона частот инфразвука и диапазона параметров газовой среды, при которых происходит акустическая коагуляция мелких твердых частиц, взвешенных в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса, за счет малого поглощения инфразвуковых волн позволяет обеспечить ускорение процесса оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса.

При этом выполнение микровзрывов, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот, за счет увеличения скорости распространения инфразвука в газовой среде при повышении температуры и давления, вызванном микровзрывом, благодаря повышению эффективности коагуляции пылевых частиц при взрывном воздействии, позволяет дополнительно ускорить процесс оседания пыли.

Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для экспериментальной отработки технологии ускорения осаждения пыли в марсианской атмосфере. Способ исследования акустической коагуляции в газовой среде, при котором в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли. На полученную взвесь воздействуют инфразвуком, при этом выполняют микровзрывы, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот. Технический результат - ускорение процесса оседания марсианской пыли в условиях атмосферы у поверхности Марса.

Способ исследования акустической коагуляции в газовой среде, при котором в газовой среде, соответствующей атмосфере у поверхности Марса по химическому составу, температуре и давлению, создают взвесь мелких твердых частиц, соответствующих по химическому составу и размерам марсианской пыли, отличающийся тем, что на полученную взвесь воздействуют инфразвуком, при этом выполняют микровзрывы, звуки которых содержат большое количество инфразвуковых частот.