Model Baru Prediksi Perilaku Partikel untuk Terobosan Penerbangan Hipersonik

Para peneliti dari San Diego State University berhasil menciptakan sebuah model matematika baru yang mampu memprediksi bagaimana partikel bahan bakar dan gas berperilaku dalam gelombang detonasi. Gelombang ini adalah bagian penting dari teknologi mesin roket dan scramjet yang memungkinkan penerbangan dengan kecepatan hipersonik, yaitu lima kali kecepatan suara atau lebih. Sebelumnya, informasi mengenai jalur gerak partikel cair dan gas pada kondisi hipersonik sangat minim. Model baru ini memberikan pemahaman yang lebih baik sehingga ilmuwan dapat mengembangkan sistem yang lebih canggih untuk penerbangan hipersonik. Contohnya adalah kemampuan memahami stabilitas gas yang sangat menentukan performa mesin di kecepatan tersebut. Model tersebut dinamakan metode Liouville, yang menggabungkan persamaan Fokker-Planck dan model Langevin. Ini adalah teknik matematika yang memungkinkan prediksi lokasi partikel dengan akurat berdasarkan perubahan kecepatan yang terjadi secara dinamis. Hasil penelitian ini dipublikasikan di jurnal Physics of Fluid. Walaupun fokus utama model ini adalah teknologi hipersonik, aplikasi model ini juga luas, termasuk dalam ilmu iklim dan bidang kedokteran. Misalnya, dalam pengobatan batu ginjal yang menggunakan gelombang kejut, serta dalam studi dinamika partikel yang relevan pada perubahan iklim. Ini menunjukkan potensi penggunaan teknologi ini di berbagai bidang. Penelitian ini dilakukan oleh Gustaaf Jacobs dan Qi Wang dari SDSU, bekerja sama dengan Daniel Tartakovsky dari Stanford, dengan dukungan pendanaan dari US Air Force Office of Scientific Research. Kecepatan hipersonik menjanjikan revolusi dalam kecepatan perjalanan dan kemampuan militer, namun memerlukan pemahaman ketat terhadap perilaku partikel agar teknologi ini bisa diandalkan.