NASA test hitteschildmaterialen in 12 capsules aan boord van een vertrekkend vrachtschip

NASA gebruikt de afvoervlucht van een vrachtruimteschip om materialen voor toekomstige hitteschilden uit te proberen, volgens een artikel van het Ames Research Center van het agentschap. Toen het Cygnus XL-ruimtevaartuig van de 24e bevoorradingsmissie van Northrop Grumman voor NASA het Internationale Ruimtestation verliet, had het 12 kleine experimentele capsules aan boord. Volgens NASA zouden de meegevoerde materialen de basis kunnen worden voor hitteschilden die astronauten veilig houden op de terugweg van de Maan en Mars.

KREPE-3, kort voor Kentucky Reentry Probe Experiment, is de derde missie in een reeks die NASA als goedkoop omschrijft en die gegevens verzamelt in de laatste momenten van het bestaan van een vrachtschip. De missie wordt gezamenlijk uitgevoerd door de University of Kentucky en de staat Kentucky, samen met NASA's EPSCoR-programma (Established Program to Stimulate Competitive Research), verschillende NASA-centra en andere federale en commerciële partners. Studenten van de University of Kentucky ontwierpen de capsules, die sensoren voor temperatuur, druk, beweging, magnetisch veld en licht bevatten.

Voordat de Cygnus XL vertrok, laadden astronauten het toestel vol met afval en schakelden ze de capsules in. Het is de bedoeling dat het ruimtevaartuig in de aardatmosfeer uiteenvalt; volgens NASA worden de capsules dan uitgeworpen en registreren ze hoe elke set hitteschildmaterialen standhoudt, waarbij live gegevens via satelliet naar de onderzoekers worden doorgestuurd. Keith Peterson, materiaalingenieur bij Ames, noemde de aanpak „een slimme manier om vluchtgegevens te verkrijgen over materialen die nog in ontwikkeling zijn”.

Volgens NASA dragen de capsules beproefde technologie, bijvoorbeeld het keramische tegelmateriaal dat op de spaceshuttle vloog, naast nieuwere opties zoals een 3D-geprint hitteschild dat NASA Johnson en Oak Ridge National Laboratory ontwikkelden binnen het project Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems. Ames leverde meerdere materialen, waaronder twee capsules met MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations), een familie van bekledingen uit lagen koolstof- en fenolvezel die aan elkaar zijn gestikt, vergelijkbaar met vilt. Volgens NASA zijn deze flexibeler, sneller te produceren en goedkoper dan traditionele materialen, wat ze tot kandidaten maakt voor Marsmissies, waar de dunnere atmosfeer een lagere warmtebelasting betekent en lichtere bescherming mogelijk maakt.

Een derde capsule, het Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment, heeft een dubbele kegelvorm met een punt van wolfraam en een achterste kegel die met MERINO is bekleed, en moet computermodellen toetsen aan meetgegevens. Een andere bootst de vorm na van de aeroshell voor NASA's komende Dragonfly-missie naar Saturnusmaan Titan, test de stabiliteit van dat ontwerp en is bekleed met Phenolic Impregnated Carbon Ablator, een bij Ames ontwikkeld materiaal dat vloog op Stardust, Mars Science Laboratory en Mars 2020. Nog een capsule test de paraplu-vormige Adaptable Deployable Entry and Placement Technology, en de capsules van binnenlandse en internationale partners omvatten onder meer een warmtefluxsensor van de Duitse University of Stuttgart.