NASA testar värmesköldsmaterial i 12 kapslar ombord på en avgående lastfarkost

NASA använder en lastfarkosts sista färd före avvecklingen för att prova material till framtida värmesköldar, enligt en artikel från myndighetens Ames Research Center. När farkosten Cygnus XL från det 24:e försörjningsuppdraget av Northrop Grumman för NASA lämnade den internationella rymdstationen hade den 12 små experimentkapslar ombord. Enligt NASA kan materialen ombord bli grunden för värmesköldar som skyddar astronauter på väg tillbaka från månen och Mars.

KREPE-3, förkortning för Kentucky Reentry Probe Experiment, är det tredje uppdraget i en serie som NASA beskriver som lågkostnadsuppdrag och som samlar in data under en lastfarkosts sista ögonblick. Det drivs gemensamt av University of Kentucky och delstaten Kentucky tillsammans med NASA:s program EPSCoR (Established Program to Stimulate Competitive Research), flera NASA-center och ytterligare federala och kommersiella partner. Studenter vid University of Kentucky har konstruerat kapslarna, som bär sensorer för temperatur, tryck, rörelse, magnetfält och ljus.

Innan Cygnus XL lämnade stationen lastade astronauterna den med avfall och slog på kapslarna. Farkosten ska enligt planen brytas sönder i jordens atmosfär; enligt NASA kommer kapslarna då att skjutas ut och registrera hur varje uppsättning värmesköldsmaterial klarar sig, medan livedata förmedlas till forskarna via satellit. Keith Peterson, materialingenjör vid Ames, kallade metoden ”ett smart sätt att få flygdata om material som fortfarande är under utveckling”.

Enligt NASA bär kapslarna etablerad teknik, till exempel det keramiska plattmaterial som flögs på rymdfärjan, tillsammans med nyare alternativ som en 3D-printad värmesköld som NASA Johnson och Oak Ridge National Laboratory har utvecklat inom projektet Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems (additiv tillverkning av värmeskyddssystem). Ames bidrog med flera material, bland annat två kapslar med MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations), en familj av beläggningar av lager av kolfiber och fenolfiber som sys ihop ungefär som filt. Enligt NASA är dessa mer flexibla, snabbare att tillverka och billigare än traditionella material, vilket gör dem till kandidater för Marsuppdrag, där den tunnare atmosfären innebär lägre värmelaster och tillåter lättare skydd.

En tredje kapsel, Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment, har en dubbelkonisk form med en volframspets och en bakre kon klädd i MERINO och ska kontrollera datormodeller mot uppmätta data. En annan efterliknar formen på det aerodynamiska skalet (aeroshell) för NASA:s kommande uppdrag Dragonfly till Saturnus måne Titan, testar den konstruktionens stabilitet och är täckt med Phenolic Impregnated Carbon Ablator, ett material som utvecklats vid Ames och som har flugit på Stardust, Mars Science Laboratory och Mars 2020. Ytterligare en testar den paraplyformade Adaptable Deployable Entry and Placement Technology, och bland kapslarna från inhemska och internationella partner finns en värmeflödessensor från tyska University of Stuttgart.