Představte si, že jedete autem po dálnici a napadne vás vystrčit ruku z okénka. Ihned pocítíte výrazný tlak a pokud by po vás někdo chtěl, abyste drželi prsty ve stabilní poloze, považovali byste takový úkol za šílený. Gratulujeme, právě jste na vlastní kůži poznali, jaké to je bojovat s aerodynamickými silami. A to všechno proběhlo v rychlosti několika desítek kilometrů za hodinu. Co ale dokáže proudění vzduchu o rychlosti řekněme  dvakrát vyšší než je rychlost zvuku? řidičovu ruku necháme v tomhle případě naštěstí na pokoji, místo ní si vezmeme zmenšený model budoucí superrakety SLS. Ta je sice mnohem pevnější než lidská paže, ale aerodynamické síly na ni působí úplně stejně.

Zkoušky v aerodynamickém tunelu už patří k všeobecnému koloritu stavby nových technologií. Používají se jak pro nová sportovní auta, letadla, rychlovlaky, ale i lopatky větrných elektráren. Je proto logické, že se větrnému tunelu nevyhnou ani rakety a kosmické lodě. Testování musí být o to důkladnější, pokud na zkoušeném stroji bude v budoucnu létat lidská posádka – tak jako v případě SLS.

Příprava zmenšeného modelu rakety SLS pro zkoušky v aerodynamickém tunelu.
Zdroj: https://fbcdn-sphotos-f-a.akamaihd.net

Jenže jak otestovat aerodynamické síly na raketě, která se zatím ještě nepostavila? Pro potřeby zkoušek se používají zmenšené modely, se kterými se navíc, na rozdíl od mnoho desítek metrů dlouhých struktur, mnohem lépe pracuje. Pro potřeby zkoušení superrakety SLS vznikly hned čtyři modely tří různých verzí tohoto nosiče. Nechyběla mezi nimi ani zmenšená verze modelu, který si v roce 2017 odbyde premiéru letem k Měsíci.

Zkoušky zmenšených modelů SLS ve větrném tunelu probíhají už delší dobu. Před několika týdny ovšem postoupily na mnohem vyšší úroveň přesnosti. Místo malých modelů se začaly testovat modely o výšce kolem dvou metrů. Na nich je možné detailněji pozorovat chování vzduchu v supersonických rychlostech, lépe se hledají turbulence, víry i další projevy interakce vzduchové masy s tělem zkoušeného objektu.

Pro další kolo zkoušek modelů SLS posloužil větrný tunel v kalifornském Ames Research Center. Nejprve se testovalo v tunelu s průřezem o rozměrech 3,3 x 3,3 metry. Tady byly modely vystaveny transsonickým rychlostem – čelily náporům větru o rychlosti 0,7 – 1,3 Mach. Poté se již pracovníci pustili do důkladnějšího, supersonického testování. V menším tunelu, jehož průřez byl jen 2,7 x 2 metry už si musely modely poradit s rychlostí 1,5 – 2,5 Mach.

Tady už se začaly objevovat síly, které si zaslouží pozornost. Každý test byl monitorovaný stovkami snímačů, které měřily tlak vyvíjený na konstrukci, její deformace, vibrace a další hodnoty. Ukázalo se například, že kolem palivových vedení, nebo urychlovacích bloků vznikají turbulence, což ovšem nikoho nepřekvapilo.

Model rakety SLS v aerodynamickém tunelu
Zdroj: http://www.nasa.gov/

Testy probíhaly hned v několika vlnách – kromě různých rychlostí větru se testovalo, jaký vliv na chování konstrukce budou mít různé náklony rakety. Během testů získané údaje se nepoužijí jen při samotném navrhování letového hardwaru. Je jasné, že díky nim budou inženýři vědět, kde jsou silné vibrace a kde je tedy potřeba přidat výztuhy, nebo zesílit stěny. Kromě toho se ale data použijí i při programování řídícího počítače. Ten totiž kromě jiného zodpovídá za dodržování letového profilu – jinými  slovy řídí sklon startující rakety.

Díky testům v aerodynamickém tunelu tak NASA za poměrně nízkou cenu získá kriticky důležité údaje, které budou klíčové pro bezpečnou konstrukci stroje, který dostane astronauty k asteroidům a jednou možná i k Marsu.

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://spacefellowship.com/…/679682main_TWT_Schlieren_cropped_946-710.jpg
https://fbcdn-sphotos-f-a.akamaihd.net/…/1264901_454286451353844_485648444_o.jpg
http://www.nasa.gov/sites/default/files/t11-0265_sls_10s_6_1.jpg?itok=AS9gc2wm