NASA demonstruje technologie osłon termicznych nowej generacji
NASA bada osłony termiczne, które mogłyby zapewnić ochronę astronautom podczas powrotu z misji na Księżyc i Marsa - w zaskakujący sposób, poprzez wyrzucanie odpadów.
Podczas odcumowania 24. misji zaopatrzeniowej Northrop Grumman dla NASA od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Cygnus zabrał flotę 12 małych kapsułek zaprojektowanych do przetestowania nowej generacji materiałów ochronnych termicznych.
Eksperyment Kentucky Reentry Probe Experiment (KREPE-3) stanowi trzecią w serii misji o niskim koszcie i wysokim wpływie, która wykorzystuje ostatnie chwile życia pojazdu ładunkowego do gromadzenia cennych danych.
Projekt to współpraca Uniwersytetu Kentucky, władz stanu Kentucky, NASA EPSCoR (Established Program to Stimulate Competitive Research) oraz kilku centrów NASA i innych partnerów rządowych i prywatnych.
To doskonały przykład celów programu EPSCoR NASA, które wspierają następną generację naukowców i inżynierów, gdy rozwijają unikalne projekty, które przynoszą korzyści edukacji i celom misji NASA.
Zanim Cygnus XL misji opuścił stację, astronauci zapakowali go odpadami i aktywowali 12 kapsułek wewnątrz. Zaprojektowane przez studentów Uniwersytetu Kentucky kapsuły zawierają czujniki do pomiaru temperatury, ciśnienia, ruchu, pola magnetycznego i światła podczas ponownego wejścia w atmosferę.
Gdy pojazd rozpadnie się w atmosferze Ziemi na wyznaczonej trajektorii, kapsuły zostaną wystrzelone i zaczną gromadzić dane o działaniu poszczególnych zestawów materiałów ochronnych termicznych. Sygnały satelitarne będą przekazywać na żywo wyniki badawcze, dając wgląd w to, jak większe osłony termiczne mogłyby chronić przyszły ładunek lub załogę.
To inteligentny sposób pozyskiwania danych z lotów materiałów będących w fazie rozwoju; w praktyce uczestniczymy w rejsie pojazdu, który i tak wraca na Ziemię.
Kapsuły będą wyposażone w różnorodne komponenty ochronne termiczne, w tym potwierdzoną technologię ceramicznych płytek używaną na promach kosmicznych. Testowane będą również nowe opcje, na przykład osłona termiczna wydrukowana w 3D w projekcie Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems, opracowanym w NASA Johnson i Oak Ridge National Laboratory.
Naukowcy z NASA Ames wnoszą do KREPE-3 kilka materiałów, w tym dwie kapsuły, które będą latać w rodzinę osłon ochronnych następnej generacji znaną jako MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations). Wykonane z warstw węgla i fenolowych włókien zszytych razem jak filc, materiały są elastyczniejsze, szybsze w produkcji i tańsze niż tradycyjne substancje ochronne - co czyni je obiecującymi kandydatami do misji na Marsa. Dzięki cieńszej atmosferze Marsa misje lądowania na Czerwonej Planecie wiążą się z mniejszym obciążeniem cieplnym i umożliwiają lżejszą ochronę.
Trzecia kapsuła połączy te osłony ochronne z innymi elementami. Eksperyment Kentucky Instrumented Conical Hypersonic ma wykorzystać kształt podwójnego stożka. Łączy ostrze wolframowe przymocowane do stożka pokrytego warstwami węgla i włókien odpornych na ciepło, a tylni stożek owinięty MERINO. Ten projekt pozwoli zweryfikować modele komputerowe w zestawieniu z danymi z rzeczywistości.
Kolejna kapsuła ma kształt aeroshell ochronnej, która będzie chronić nadchodzącą misję Dragonfly, gdy dotrze na księżyc Tytana, i będzie testować dynamiczną stabilność projektu. Jest pokryta materiałem Phenolic Impregnated Carbon Ablator, opracowanym w NASA Ames, który ma zastosowania w pojazdach komercyjnych i brał udział w misjach Stardust, Mars Science Laboratory i Mars 2020.
Jedna kapsuła będzie testować rozkładaną osłonę termiczną Adaptable Deployable Entry and Placement Technology, która ma kształt parasola, aby zwiększyć powierzchnię i spowolnić opadanie. W skali pełnej projekt Adaptable Deployable Entry mógłby być złożony, co czyni go idealnym do rozmieszczania ładunków większych niż rakiety, które je wynoszą w kosmos.
Podczas gdy niektóre kapsuły testują nowe materiały do prowadzenia misji na Marsa, inne testują nowe kształty i projekty, które pogłębiają badania i zrozumienie modelowania komputerowego i projektowania sensorów - technologie mogące otworzyć drzwi do kolejnego pokolenia innowacji w projektowaniu ponownego wejścia.
Dodatkowe kapsuły opracowane przez partnerów krajowych i międzynarodowych będą testować różnorodne znane i nowe materiały, w tym czujnik natężenia przepływu ciepła opracowany na Uniwersytecie w Stuttgarcie w Niemczech, który pomoże badaczom zmierzyć, jak ciepło przepływa po powierzchni podczas ponownego wejścia.
Przekraczamy granice możliwości osłon termicznych i testujemy je w sposób szybki, przystępny cenowo i niezwykle skuteczny.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
