Sonda wracająca do ziemskiej atmosfery napotyka temperatury sięgające 1850 stopni Fahrenheita, spadając z prędkością zbliżoną do 7600 mil na godzinę. Cała ta energia tworzy solidną tarczę pochłaniającą ciepło absolutnie niezbędną do ochrony astronautów i sprzętu w środku. Ale w historii NASA te osłony cieplne - zwykle wykonane ze sztywnych materiałów - stanowiły problem bezpieczeństwa, a kruche płytki ceramiczne były odpowiedzialne za katastrofę w Kolumbii w 2003 roku.
Wczoraj NASA przeprowadziła test nowego podejścia do tego problemu: nadmuchiwana osłona termiczna z tkaniny. Wczoraj wcześnie rano rakieta z prototypem wystrzeliła 288 mil w górę z lotniska NASA w Wallops na wschodnim wybrzeżu Wirginii. Po tym, jak pojazd eksperymentalny - znany jako Eksperyment Nadmuchiwanego Reentry Vehicle (IRVE-3) - został wyrzucony z rakiety, tarcza napompowała się zgodnie z planem i bezpiecznie opadła z powrotem na Ziemię w ciągu około 20 minut, lądując na Atlantyku na wschód od Cape Hatteras, Karolina Północna.
Eksperci pracują nad unikalnym eksperymentem, który wykorzysta nadmuchiwaną osłonę aerozolową / cieplną do ochrony statku kosmicznego podczas wchodzenia w atmosferę planety lub powrotu na Ziemię„Wszystko poszło jak w zegarku. IRVE-3 działał tak, jak powinien - powiedział Neil Cheatwood, główny badacz projektu. „Wszedł do ziemskiej atmosfery przy Machu 10, dziesięć razy szybciej niż dźwięk i z powodzeniem przetrwał upał i siły podróży”.
Po trzech latach rozwoju zespół badawczy NASA opracował innowacyjny projekt, który jest w stanie wytrzymać naprężenia związane z lotem kosmicznym przy użyciu lżejszych i bardziej elastycznych materiałów. Przy uruchomieniu tarcza składa się ze stożka nienadmuchanych pierścieni z tkaniny kevlarowej, wszystkie otoczone kocem termicznym. Podczas lotu osłona termiczna o masie 680 funtów oddziela się od rakiety startowej, a system pompowania pompuje azot do urządzenia, aż utworzy kształt grzyba, z górnym cylindrem o średnicy około 10 stóp.
„Podoba nam się, gdy wygląda prosto”, powiedziała Carrie Rhoades, inżynier systemów lotniczych. „Dotarcie do miejsca, w którym jesteśmy teraz, zajęło sporo czasu. Musimy przeprowadzać różnego rodzaju testy - w tunelach aerodynamicznych, obiektach wysokotemperaturowych i laboratoriach. ”
Poprzedni eksperyment, IRVE-2, również z powodzeniem przetrwał ponowne wejście w sierpniu 2009 r., Ale przy znacznie mniejszej ładowności i przy znacznie niższych prędkościach. IRVE-3 doświadczył około 10 razy więcej ciepła, podobnie jak w przypadku rzeczywistej misji tarcza cieplna.
Podczas lotu eksperymentalnego inżynierowie ściśle monitorowali dane z kamer pokładowych i termometrów, aby sprawdzić, czy tarcza wystarczająco chroni przed statkiem przed ogromną ilością wytwarzanego ciepła. Podczas gdy dopingowali sukces, szybka łódź amerykańskiej marynarki wojennej została wysłana do strefy zrzutu w celu odzyskania jednostki, aby personel NASA mógł ją zbadać na potrzeby przyszłych misji.
NASA przeprowadza testy, aby wykazać, że takie nadmuchiwane konstrukcje mogłyby być w przyszłości wykorzystane do ochrony kapsuł kosmicznych podczas wjazdu lub zejścia z planety i pomocy w zwrocie ładunku na Ziemię z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. ”Cieszę się, że początkowe wyniki wskazują, że mieliśmy udany test hipersonicznego nadmuchiwanego aerodynamicznego zwalniacza ”- powiedział James Reuther, zastępca dyrektora programu technologii kosmicznej NASA. „Ten lot demonstracyjny ma długą drogę do wykazania wartości tych technologii, które służą jako wejściowe osłony cieplne przed atmosferą dla przyszłej przestrzeni kosmicznej”.
NASA planuje przetestować coraz większe nadmuchiwane osłony cieplne z innymi rodzajami materiałów odpornych na ciepło, zanim ostatecznie uruchomi je w rzeczywistej misji. Następnym jest Test Wysokiego Energii Atmosfery (HEART) - koncepcja zawiera większą osłonę cieplną o średnicy prawie 30 stóp.
Korzystanie z nadmuchiwanych konstrukcji może pozwolić na osłony termiczne o znacznie zmniejszonych rozmiarach i masach, aw konsekwencji na statki kosmiczne, które mogą pomieścić większą ilość sprzętu naukowego i zapasów podtrzymujących życie. Naukowcy z NASA przewidują, że technologia ta może być przydatna w przyszłych misjach do dowolnego miejsca z atmosferą, w tym Marsa, Wenus, a nawet Tytana, największego księżyca Saturna.
