Космический корабль, вновь входящий в атмосферу Земли, сталкивается с температурой до 1850 градусов по Фаренгейту, когда он падает вниз со скоростью, приближающейся к 7600 миль в час. Вся эта энергия делает прочный щит для поглощения тепла, абсолютно необходимого для защиты космонавтов и оборудования внутри. Но на протяжении всей истории НАСА эти теплозащитные экраны, как правило, изготовленные из жестких материалов, создавали проблемы безопасности, а хрупкая керамическая плитка ответственна за катастрофу в Колумбии в 2003 году.
Вчера НАСА провело испытание нового подхода к решению этой проблемы: надувного тканевого теплозащитного экрана. Рано утром вчера ракета, несущая прототип, стартовала в 288 милях вверх от летного комплекса НАСА Wallops на восточном побережье Вирджинии. После того, как экспериментальная машина, известная как Эксперимент по надувному транспортному средству (IRVE-3), была выброшена из ракеты, щит накачался в соответствии с планом и благополучно спустился обратно на Землю в течение примерно 20 минут, приземлившись в Атлантике к востоку от Мыс Хаттерас, Северная Каролина.
Эксперты работают над уникальным экспериментом, в котором для защиты космического корабля при входе в атмосферу планеты или возвращении на Землю будет использоваться надувной аэродинамический / тепловой экран.«Все прошло как по маслу. IRVE-3 работал так, как предполагалось », - сказал Нил Читвуд, главный исследователь проекта. «Он вошел в атмосферу Земли на скорости 10 Маха, в десять раз превышающей скорость звука, и успешно пережил жар и силы путешествия».
После трех лет разработки исследовательская группа НАСА создала инновационный дизайн, способный противостоять стрессам космического полета, используя более легкие и более гибкие материалы. На момент запуска экран состоит из конуса из неплотных колец из кевларового полотна, окруженных термическим одеялом. Во время полета 680-фунтовый теплозащитный экран отделяется от ракеты-носителя, а система накачивания нагнетает азот в агрегат, пока он не образует грибовидную форму с верхним цилиндром диаметром около 10 футов.
«Нам нравится, когда все выглядит просто, - говорит Кэрри Роудс, инженер по системам полета. «На самом деле потребовалось немало работы, чтобы добраться туда, где мы сейчас находимся. Мы должны проводить все виды различных испытаний - в аэродинамических трубах, в помещениях с высокой температурой и в лабораториях ».
Предыдущий эксперимент, IRVE-2, также успешно пережил повторный вход в августе 2009 года, но с гораздо меньшей полезной нагрузкой и гораздо более медленными скоростями. IRVE-3 испытывал примерно в 10 раз больше тепла, подобно тому, что теплозащитный экран должен был выдержать в реальной миссии.
Во время экспериментального полета инженеры внимательно следили за данными бортовых камер и термометров, чтобы отслеживать, достаточно ли защищен щит от корабля от огромного количества выделяемого тепла. По мере того, как они приветствовали успех, высокоскоростное судно ВМС США было отправлено в зону затопления, чтобы забрать корабль, чтобы персонал НАСА мог изучить его для будущих миссий.
НАСА проводит испытания, чтобы показать, что такие надувные конструкции могут быть использованы в будущем для защиты космических капсул при входе или спуске с планеты и помощи в возвращении груза на Землю с Международной космической станции ». Приятно видеть, что первоначальные результаты указывают на то, что успешное испытание гиперзвукового надувного аэродинамического замедлителя », - сказал Джеймс Ройтер, заместитель директора Программы космических технологий НАСА. «Этот демонстрационный полет имеет большое значение для демонстрации ценности этих технологий в качестве теплозащитных экранов для входа в атмосферу для будущего космоса».
НАСА планирует испытать все более крупные надувные тепловые экраны с другими типами термостойких тканей, прежде чем в конечном итоге поставить их на реальную задачу. Следующим является высокоэнергетический атмосферный повторный вход (HEART) - концептуальный дизайн включает в себя больший теплозащитный экран, почти 30 футов в диаметре.
Использование надувных конструкций может обеспечить тепловые экраны значительно меньших размеров и веса - и, следовательно, космические корабли, которые могут вместить большее количество научного оборудования и средств жизнеобеспечения. Ученые НАСА предсказывают, что эта технология может быть полезна в будущих миссиях в любом месте с атмосферой, включая Марс, Венеру или даже Титан, самую большую луну Сатурна.
