东京都立大学的研究人员开发了一种新系统，用于测试航天器再入大气层时的磁流体动力气动减速技术。该平台利用强力电磁铁产生强磁场，同时让微型飞行器受到高速冲击波撞击，其产生的磁场强度远超传统永磁体，为未来真实航天器的大气层再入测试奠定了关键的基础。
正文
本文由骏材磁应用（AIC Engineering）转载。所有权利归原出版商所有；请参阅下方来源。
东京都立大学的研究人员开发了一种新系统，用于测试航天器再入大气层时的磁流体动力气动减速。该平台利用强力电磁铁产生强磁场，同时微型飞行器受到速度超过7公里/秒（4.3英里/秒）的冲击波撞击。这些磁体产生的磁场远高于以往使用永磁体的研究，是迈向在大气层中对真实飞行器进行测试的关键垫脚石。
当航天器再入大气层时，会受到速度超过数公里/秒的冲击波撞击，将飞行器表面的空气加热至数千度。为了应对这种剧烈加热，现有技术使用耐热瓦和烧蚀材料来帮助散热并保护飞行器。虽然可靠，但这种方法存在严重局限性，会增加重量、表面磨损、成本以及维修时间。随着对可重复使用飞行器需求的增加，这种局限性尤为突出。
磁流体动力气动减速（MHD）是一项克服这些挑战的极具前景的技术。通过对冲击波处的弱电离等离子体施加磁场，可以膨胀超高温冲击层并将其推离飞行器表面。这不仅能减少流入飞行器的热量，还能增加空气动力阻力，使飞行器减速。虽然以往的研究强烈支持这种方法，但测试此类系统是一项重大挑战。实验通常涉及将永磁体放入小型测试模型中并用冲击波撞击它，但这种设计使得系统地测试不同的磁场强度和形状变得困难。
为了使工程师能够测试更广泛的磁场，东京都立大学岛村浩平（Kohei Shimamura）副教授领导的团队设计了一种新系统，使用安装在小型模型内部的强力电磁铁。该电磁铁由一组可定制的线圈组成，并由脉冲形成网络（PFN）供电，PFN向其施加强烈的电流脉冲，在短时间内产生强磁场。
在测试中，模型在高超声速膨胀管（一种用于在极端环境下测试飞行器和航天器的地面设施）中受到速度超过7公里/秒（4.3英里/秒）的冲击波撞击，持续数十微秒。团队设计了该系统以跟踪冲击波的到达，并精确地将磁场与其持续时间同步，其达到的磁场强度显著超过了永磁钕磁铁所能产生的强度。高速摄像机也与冲击波同步，以记录被加热的冲击波层（或“自发光”层）发出的光。
为了观察其实际效果，团队设计了两种不同的模型，每种模型的线圈配置都专门针对其形状进行了定制。他们确认产生了1.24特斯拉和1.58特斯拉的磁场，后者的磁场强度是传统钕磁铁的两倍多。还观察到，在开启磁场时，自发光层的厚度增加了15%以上。
团队的工作是迈向计划中的真实再入实验测试的关键一步，也是开发未来任何涉及大气层再入的太空任务核心技术的重要基础。
资讯来源
- phys.org (2026-08-30)
- 原文： 新方法测试磁动力制动，实现更安全、可重复使用的航天器再入
- https://phys.org/news/2026-08-method-magnet-powered-safer-reusable.html