Η NASA δοκιμάζει υλικά θερμικών ασπίδων σε 12 κάψουλες μέσα σε φορτηγό σκάφος που αναχωρεί

Η NASA αξιοποιεί την πτήση απόσυρσης ενός φορτηγού διαστημοπλοίου για να δοκιμάσει υλικά για μελλοντικές θερμικές ασπίδες, σύμφωνα με άρθρο του Ames Research Center της υπηρεσίας. Όταν το όχημα Cygnus XL της 24ης αποστολής ανεφοδιασμού της Northrop Grumman για τη NASA αποχώρησε από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, μετέφερε 12 μικρές πειραματικές κάψουλες. Η NASA αναφέρει ότι τα υλικά που βρίσκονται στο σκάφος θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για θερμικές ασπίδες που θα προστατεύουν τους αστροναύτες κατά την επιστροφή από τη Σελήνη και τον Άρη.

Το KREPE-3, συντομογραφία του Kentucky Reentry Probe Experiment, είναι η τρίτη αποστολή μιας σειράς την οποία η NASA χαρακτηρίζει χαμηλού κόστους και η οποία συλλέγει δεδομένα στις τελευταίες στιγμές της ζωής ενός φορτηγού οχήματος. Διεξάγεται από κοινού από το University of Kentucky και την πολιτεία του Κεντάκι, μαζί με το πρόγραμμα EPSCoR της NASA (Established Program to Stimulate Competitive Research), αρκετά κέντρα της NASA και άλλους ομοσπονδιακούς και εμπορικούς εταίρους. Φοιτητές του University of Kentucky σχεδίασαν τις κάψουλες, οι οποίες φέρουν αισθητήρες θερμοκρασίας, πίεσης, κίνησης, μαγνητικού πεδίου και φωτός.

Πριν από την αναχώρηση του Cygnus XL, οι αστροναύτες το φόρτωσαν με απορρίμματα και ενεργοποίησαν τις κάψουλες. Σύμφωνα με τον σχεδιασμό, το όχημα θα διαλυθεί στην ατμόσφαιρα της Γης· η NASA αναφέρει ότι οι κάψουλες θα εκτιναχθούν στη συνέχεια και θα καταγράψουν πώς αντέχει κάθε σύνολο υλικών θερμικής ασπίδας, ενώ τα δεδομένα θα μεταδίδονται ζωντανά στους ερευνητές μέσω δορυφόρου. Ο Keith Peterson, μηχανικός υλικών στο Ames, χαρακτήρισε την προσέγγιση «έναν έξυπνο τρόπο για να αποκτηθούν δεδομένα πτήσης για υλικά που βρίσκονται ακόμη υπό ανάπτυξη».

Σύμφωνα με τη NASA, οι κάψουλες φέρουν καθιερωμένη τεχνολογία, για παράδειγμα το υλικό κεραμικών πλακιδίων που χρησιμοποιήθηκε στο διαστημικό λεωφορείο, μαζί με νεότερες επιλογές, όπως μια θερμική ασπίδα κατασκευασμένη με 3D εκτύπωση, την οποία ανέπτυξαν η NASA Johnson και το Oak Ridge National Laboratory στο πλαίσιο του έργου Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems. Το Ames συνεισέφερε αρκετά υλικά, μεταξύ των οποίων δύο κάψουλες με MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations), μια οικογένεια επικαλύψεων από στρώσεις ινών άνθρακα και φαινολικών ινών ραμμένες μεταξύ τους, όπως η τσόχα. Η NASA αναφέρει ότι αυτές είναι πιο εύκαμπτες, παράγονται ταχύτερα και κοστίζουν λιγότερο από τα παραδοσιακά υλικά, κάτι που τις καθιστά υποψήφιες για αποστολές στον Άρη, όπου η αραιότερη ατμόσφαιρα σημαίνει μικρότερα θερμικά φορτία και επιτρέπει ελαφρύτερη προστασία.

Μια τρίτη κάψουλα, το Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment, έχει σχήμα διπλού κώνου με μύτη από βολφράμιο και οπίσθιο κώνο επενδυμένο με MERINO, και προορίζεται να ελέγξει υπολογιστικά μοντέλα σε σύγκριση με μετρημένα δεδομένα. Μια άλλη αντιγράφει το σχήμα του αεροκελύφους της επερχόμενης αποστολής Dragonfly της NASA προς τον Τιτάνα, δορυφόρο του Κρόνου, δοκιμάζει τη σταθερότητα αυτού του σχεδιασμού και είναι καλυμμένη με Phenolic Impregnated Carbon Ablator, ένα υλικό που αναπτύχθηκε στο Ames και πέταξε στις αποστολές Stardust, Mars Science Laboratory και Mars 2020. Ακόμη μία δοκιμάζει την ομπρελοειδή Adaptable Deployable Entry and Placement Technology, ενώ οι κάψουλες εγχώριων και διεθνών εταίρων περιλαμβάνουν έναν αισθητήρα θερμικής ροής από το γερμανικό University of Stuttgart.