“Development and Qualification of the European Shock Tube for High Enthalpy Research

Resumo

O Tubo de Choque Europeu para Pesquisa a Alta Entalpia (ESTHER, sigla em inglês) é uma instalação de tubo de choque de última geração capaz de recriar o plasma envolvendo uma nave durante a sua entrada numa atmosfera planetária. ESTHER é um tubo de choque multi-estágio, dividido em quatro secções principais separadas por diafragmas.

Uma câmara de combustão de alta pressão aciona a onda de choque através da ignição de uma mistura diluída de hidrogénio -oxigénio por um laser Nd: YAG, com pressões de enchimento entre 10 e 100 bar. Duas condições operacionais foram desenvolvidas. A primeira para entradas a alta velocidade, de composição [He:H2:O2] 8:2:1.2-1.4. A segunda, utilizada em entradas lentas, de composição [N2:H2:O2] 10:2:1.4. Calculou-se o mapa de desempenho, demostrando que o ESTHER é capaz de gerar ondas de choque entre 4 e 14 km/s em ar. O vácuo na secção de teste é gerado por um sistema de bombeamento multi- estágio (bomba primária ligada a duas bombas turbomoleculares).

Este atinge uma taxa de fuga de 3.94 × 10−5mbar L s−1 e pressão mínima de 9.8 × 10−7 mbar, obtendo-se operacionalmente uma taxa de contaminação inferior a 1%. ESTHER tem um sistema de espetroscopia de emissão UV-VUV composto de um estetómetro e uma câmara estroboscópica, com uma resolução de 0.5 nm com uma rede de difração 1,200 gr/mm. Uma estacão de espectroscopia infravermelha foi projetada e uma pré-seleção do equipmento para cobrir a região espectral de 1-5 µm proposta.

Um interferómetro modular é finalmente usado para estimar a densidade eletrónica atrás da onda de choque. Este pode também funcionar como refletómetro, e examinar diferentes densidades de plasma.