NASA مواد سپر حرارتی را در 12 کپسول روی یک فضاپیمای باری در حال عزیمت آزمایش می‌کند

به گزارش مقاله‌ای از Ames Research Center وابسته به این سازمان، NASA از پرواز امحای یک فضاپیمای باری برای آزمودن موادی برای سپرهای حرارتی آینده استفاده می‌کند. هنگامی که فضاپیمای Cygnus XL مربوط به مأموریت تدارکاتی شماره 24 شرکت Northrop Grumman برای NASA ایستگاه فضایی بین‌المللی را ترک کرد، 12 کپسول آزمایشی کوچک در خود داشت. NASA می‌گوید مواد موجود در آن می‌توانند پایه‌ای برای سپرهای حرارتی شوند که فضانوردان را در مسیر بازگشت از ماه و مریخ ایمن نگه می‌دارند.

KREPE-3، کوتاه‌شده Kentucky Reentry Probe Experiment (آزمایش کاوشگر بازگشت به جو کنتاکی)، سومین مأموریت از مجموعه‌ای است که NASA آن را کم‌هزینه توصیف می‌کند و در واپسین لحظات عمر یک فضاپیمای باری داده گردآوری می‌کند. این مأموریت به‌طور مشترک توسط University of Kentucky و ایالت کنتاکی همراه با برنامه EPSCoR متعلق به NASA (Established Program to Stimulate Competitive Research)، چند مرکز NASA و دیگر شرکای فدرال و تجاری اجرا می‌شود. دانشجویان University of Kentucky کپسول‌ها را طراحی کرده‌اند که حسگرهایی برای دما، فشار، حرکت، میدان مغناطیسی و نور دارند.

پیش از عزیمت Cygnus XL، فضانوردان آن را با پسماند بار زدند و کپسول‌ها را روشن کردند. قرار است این فضاپیما در جو زمین متلاشی شود؛ به گفته NASA، کپسول‌ها در آن هنگام به بیرون پرتاب می‌شوند و ثبت می‌کنند که هر مجموعه از مواد سپر حرارتی چگونه تاب می‌آورد، و داده‌های زنده از طریق ماهواره برای پژوهشگران فرستاده می‌شود. Keith Peterson، مهندس مواد در Ames، این رویکرد را «راهی هوشمندانه برای به دست آوردن داده‌های پروازی درباره موادی که هنوز در دست توسعه‌اند» خواند.

به گفته NASA، کپسول‌ها فناوری‌های جاافتاده، از جمله ماده کاشی سرامیکی به‌کاررفته در شاتل فضایی، را در کنار گزینه‌های جدیدتر حمل می‌کنند؛ مانند یک سپر حرارتی چاپ 3D که NASA Johnson و Oak Ridge National Laboratory در چارچوب پروژه Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems (ساخت افزایشی سامانه‌های حفاظت حرارتی) توسعه داده‌اند. Ames چند ماده را فراهم کرده است، از جمله دو کپسول با MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations)، خانواده‌ای از پوشش‌ها که از لایه‌های الیاف کربن و الیاف فنولی ساخته شده‌اند و بسیار شبیه نمد به هم دوخته شده‌اند. NASA می‌گوید این پوشش‌ها از مواد سنتی انعطاف‌پذیرتر، سریع‌تر در تولید و ارزان‌ترند و همین آن‌ها را به گزینه‌هایی برای مأموریت‌های مریخ تبدیل می‌کند؛ جایی که جو رقیق‌تر به معنای بار حرارتی کمتر است و امکان حفاظت سبک‌تر را فراهم می‌کند.

کپسول سوم، Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment، شکلی دومخروطی با نوکی از تنگستن و مخروط عقبی پوشیده با MERINO دارد و قرار است مدل‌های رایانه‌ای را با داده‌های اندازه‌گیری‌شده بسنجد. کپسولی دیگر از شکل پوسته آیرودینامیکی (aeroshell) مأموریت آینده Dragonfly متعلق به NASA به تیتان، قمر زحل، تقلید می‌کند، پایداری این طراحی را می‌آزماید و با Phenolic Impregnated Carbon Ablator پوشیده شده است؛ ماده‌ای فرسایشی که در Ames توسعه یافته و در Stardust، Mars Science Laboratory و Mars 2020 پرواز کرده است. کپسول دیگری فناوری چتری‌شکل Adaptable Deployable Entry and Placement Technology را آزمایش می‌کند، و در میان کپسول‌های شرکای داخلی و بین‌المللی یک حسگر شار حرارتی از University of Stuttgart در آلمان نیز وجود دارد.