Космически кораб, влизащ отново в земната атмосфера, среща температури, достигащи 1850 градуса по Фаренхайт, докато той се спуска надолу със скорост, приближаваща 7600 мили в час. Цялата тази енергия прави здрав щит, който абсорбира топлината, абсолютно необходима за защита на астронавтите и оборудването вътре. Но в цялата история на НАСА, тези топлинни екрани - обикновено изградени от твърди материали - създават проблем за безопасността, с чупливи керамични плочки, причинени за катастрофата в Колумбия през 2003 г.
Вчера НАСА проведе тест на нов подход към този проблем: надуваем термозащитен плат. Рано вчера сутринта ракета, носеща прототип, изстреля 288 мили нагоре от полетното съоръжение на НАСА Wallops на източния бряг на Вирджиния. След като експерименталното превозно средство - известно като експеримент за надуваеми превозни средства за реене (IRVE-3) - беше изхвърлено от ракетата, щитът се надува по план и безопасно се спуска обратно на Земята в течение на около 20 минути, кацайки в Атлантическия изток на Нос Хатерас, Северна Каролина.
Експертите работят върху уникален експеримент, който ще използва надуваем аерозолен / топлинен щит, за да защити космически кораб при влизане в атмосферата на планетата или връщане на Земята„Всичко мина като часовник. IRVE-3 се представи точно както трябваше “, казва Нийл Чийтвуд, главен изследовател на проекта. „Той влезе в атмосферата на Земята на 10 Мах, десет пъти по-бърза от звука и успешно оцеля от топлината и силите на пътуването.“
След три години в разработката, изследователският екип на НАСА създаде иновативния дизайн, който е в състояние да издържи на напрежението на космическия полет, използвайки по-леки и гъвкави материали. При изстрелването щитът е изграден от конус от незаразени пръстени от кевларово тъкан, всичките са заобиколени от термично одеяло. По време на полета 680-килограмовият топлинен щит се отделя от ракетата за изстрелване и система за надуване изпомпва азот в агрегата, докато образува гъбична форма, като горният цилиндър е с диаметър приблизително 10 фута.
"Харесва ни, когато изглежда просто", каза Кари Роудс, инженер на летателните системи. „Всъщност беше нужно доста работа, за да стигнем до мястото, където сме сега. Трябва да правим всякакви различни тестове - във вятърни тунели, съоръжения с висока температура и лаборатории. "
Предишен експеримент IRVE-2 също успешно преживя повторното влизане през август 2009 г., но с много по-лек полезен товар и с много по-ниска скорост. IRVE-3 изпита около 10 пъти повече топлина, подобно на това, което би се очаквало да издържи топлинен щит при действителна мисия.
По време на експерименталния полет инженерите внимателно наблюдават данните от бордовите камери и термометрите, за да проследят дали щитът е достатъчно защитен от плавателния съд от огромните количества генерирана топлина. Докато те развеселиха успеха, високоскоростна лодка на ВМС на САЩ беше изпратена до зоната за разпръскване, за да извлече кораба, така че персоналът на НАСА да може да го проучи за бъдещи мисии.
НАСА провежда тестовете, за да покаже, че такива надуваеми конструкции могат да бъдат използвани в бъдеще за защита на космическите капсули по време на влизане в планета или спускане и да помогнат за връщането на товара на Земята от Международната космическа станция. "Чудесно е да видите, че първоначалните резултати показват, че имаме успешен тест на хиперзвуковия надуваем аеродинамичен ускорител ”, каза Джеймс Ройтер, заместник-директор на програмата за космически технологии на НАСА. „Този демонстрационен полет върви дълъг път към показване стойността на тези технологии, които да служат като атмосферни топлинни екрани за навлизане в бъдещето.“
НАСА планира да тества все по-големи надуваеми топлинни екрани с други видове термоустойчиви тъкани, преди в крайна сметка да ги накара да работят върху действителна мисия. На следващо място е високоенергийният атмосферен тест за повторно влизане (HEART) - концептуалният дизайн включва по-голям топлинен щит с диаметър близо 30 фута.
Използването на надуваеми конструкции би могло да позволи топлинни екрани със значително намалени размери и тегло - и следователно космически кораби, които могат да побират по-големи количества научно оборудване и животозадържащи консумативи. Учените от НАСА прогнозират, че технологията може да бъде полезна при бъдещи мисии до всяка точка с атмосфера, включително Марс, Венера или дори Титан, най-голямата луна на Сатурн.
