Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đang sử dụng một kỹ thuật chụp ảnh cổ điển, 150 năm tuổi để ghi lại khoảnh khắc ấn tượng khi máy bay siêu thanh chọc thủng rào cản âm thanh.
Play

Kỹ thuật "ghi hình schlieren" giúp chúng ta quan sát các thay đổi ở chỉ số khúc xạ không khí hay vận tốc của ánh sáng ở một môi trường nhất định. Vì các sóng xung kích biểu lộ sự thay đổi chỉ số khúc xạ không khí một cách rõ ràng và đột ngột, nên chúng có thể hiển hiện rõ trong các bức ảnh schlieren.

NASA hy vọng, kỹ thuật chụp ảnh nói trên sẽ giúp họ phát hiện ra cách làm giảm độ ồn của các tiếng động siêu thanh và mở đường cho sự ra đời của thế hệ "con trai (máy bay siêu thanh) Concorde". "Giảm nhẹ tiếng ồn siêu thanh là chướng ngại vật lớn nhất đối với việc tái trình làng các chuyến bay siêu thanh thương mại", Peter Coen, giám đốc dự án siêu tốc của NASA, nhấn mạnh.

Kỹ thuật chụp ảnh schlieren được nhà vật lý Đức August Toepler phát minh ra từ năm 1864, nhưng trước đây, nó thường được sử dụng để ghi hình các sóng xung kích do các mô hình máy bay cỡ nhỏ phát ra trong hầm gió (thiết bị nghiên cứu khí động lực). Tuy nhiên, trong những năm gần đây, NASA đã phát triển các kỹ thuật schlieren mới để "chộp" được các sóng xung kích của những máy bay cỡ lớn đang hoạt động.

Một trong những kỹ thuật như vậy, có tên BOS, đặc biệt thành công trong các thí nghiệm ở hầm gió. Với kỹ thuật này, trước hết, các nhà nghiên cứu ghi lại một ảnh về mẫu nền có các đốm nhỏ, và sau đó họ thu thập hàng loạt hình ảnh về một vật thể trong luồng chảy siêu thanh phía trước mẫu nền. Các sóng xung kích có thể quan sát được từ tình trạng bóp méo của mẫu nền.

Tháng 4/2011, giai đoạn đầu của thử nghiệm chuyến bay không đối không AirBOS 1 đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng kỹ thuật BOS để ghi lại các sóng xung kích do một chiếc máy bay siêu thanh F-18 của NASA tạo ra. Trong đó, một camera tốc độ cao, gắn ở mặt đáy một máy bay Beechcraft B200 King Air đã thu được 109 khung hình/giây trong khi chiếc F-18 đang thực hiện chuyến bay thẳng với vận tốc Mach 1.09 (tương đương 1335,3km/h) phía dưới vài ngàn mét.

Kỹ thuật trên không chỉ cho thấy các sóng xung kích, mà còn cả các thay đổi mật độ, kể cả những xoáy cuộn và hiệu ứng chùm năng lượng.

Sau mỗi chuyến bay thử nghiệm, nhóm nghiên cứu AirBOS sử dụng phần mềm xử lý hình ảnh do NASA phát triển để loại bỏ nền nhiễu và cho ra đời các hình ảnh sóng xung kích chưa chau chuốt. Bước tiếp theo, họ kết hợp và tạo sự trung bình nhiều khung hình để cho ra đời các hình ảnh sạch và rõ nét về sóng xung kích, khi máy bay siêu thanh chọc thủng các rào cản âm thanh.

Tuấn Anh (Theo Daily Mail)