NASA testet Hitzeschildmaterialien in 12 Kapseln an Bord eines abfliegenden Frachtraumschiffs

Die NASA nutzt den Entsorgungsflug eines Frachtraumschiffs, um Materialien für künftige Hitzeschilde zu erproben, wie aus einem Artikel des Ames Research Center der Behörde hervorgeht. Als das Raumschiff Cygnus XL der 24. Versorgungsmission von Northrop Grumman für die NASA die Internationale Raumstation verließ, befanden sich 12 kleine Versuchskapseln an Bord. Laut NASA könnten die mitgeführten Materialien zur Grundlage für Hitzeschilde werden, die Astronauten auf dem Rückweg vom Mond und vom Mars schützen.

KREPE-3, kurz für Kentucky Reentry Probe Experiment, ist die dritte Mission einer Reihe, die die NASA als kostengünstig beschreibt und die in den letzten Momenten eines Frachtraumschiffs Daten sammelt. Sie wird gemeinsam von der University of Kentucky und dem Bundesstaat Kentucky zusammen mit dem NASA-Programm EPSCoR (Established Program to Stimulate Competitive Research), mehreren NASA-Zentren sowie weiteren Partnern aus Bundesbehörden und Wirtschaft betrieben. Studierende der University of Kentucky entwarfen die Kapseln, die Sensoren für Temperatur, Druck, Bewegung, Magnetfeld und Licht tragen.

Vor dem Abflug der Cygnus XL beluden Astronauten das Raumschiff mit Abfall und schalteten die Kapseln ein. Das Raumschiff soll in der Erdatmosphäre zerbrechen; laut NASA werden die Kapseln dann ausgestoßen und zeichnen auf, wie sich jeder Satz Hitzeschildmaterialien bewährt, wobei Live-Daten per Satellit an die Forschenden übermittelt werden. Keith Peterson, Materialingenieur bei Ames, nannte den Ansatz „einen klugen Weg, um Flugdaten zu Materialien zu gewinnen, die sich noch in der Entwicklung befinden“.

Laut NASA tragen die Kapseln etablierte Technologie, etwa das keramische Kachelmaterial des Space Shuttle, neben neueren Optionen wie einem 3D-gedruckten Hitzeschild, den NASA Johnson und das Oak Ridge National Laboratory im Projekt Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems entwickelt haben. Ames steuerte mehrere Materialien bei, darunter zwei Kapseln mit MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations), einer Familie von Hüllen aus Kohlenstoff- und Phenolfaserlagen, die ähnlich wie Filz miteinander vernäht sind. Laut NASA sind diese flexibler, schneller herzustellen und günstiger als herkömmliche Materialien, was sie zu Kandidaten für Mars-Missionen macht, bei denen die dünnere Atmosphäre geringere Wärmelasten bedeutet und einen leichteren Schutz erlaubt.

Eine dritte Kapsel, das Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment, hat eine Doppelkegelform mit Wolframspitze und einem mit MERINO umhüllten hinteren Kegel und soll Computermodelle mit Messdaten abgleichen. Eine weitere bildet die Form der Aeroshell (Eintrittshülle) für die bevorstehende Dragonfly-Mission der NASA zum Saturnmond Titan nach, testet die Stabilität dieses Entwurfs und ist mit Phenolic Impregnated Carbon Ablator überzogen, einem bei Ames entwickelten Material, das bei Stardust, Mars Science Laboratory und Mars 2020 geflogen ist. Noch eine Kapsel testet die schirmförmige Adaptable Deployable Entry and Placement Technology, und unter den Kapseln nationaler und internationaler Partner befindet sich ein Wärmestromsensor der deutschen University of Stuttgart.