Et romskip som kommer inn igjen på jordas atmosfære møter temperaturer så høye som 1850 grader Fahrenheit når det stuper nedover i hastigheter som nærmer seg 7600 miles per time. All denne energien gjør et robust skjold for å absorbere varmen absolutt nødvendig for å beskytte astronauter og utstyr inne. Men gjennom NASAs historie har disse varmeskjoldene - vanligvis konstruert av stive materialer - utgjort et sikkerhetsproblem, med sprø keramiske fliser som er ansvarlige for Columbia- katastrofen i 2003.
I går gjennomførte NASA en test av en ny tilnærming til dette problemet: et oppblåsbart varmedekk av stoff. Tidlig i går morges lanserte en rakett med en prototype 288 mil oppover fra NASAs Wallops Flight Facility på Virginia's Eastern Shore. Etter at eksperimentkjøretøyet - kjent som det oppblåsbare reentry Vehicle Experiment (IRVE-3) - ble kastet ut av raketten, blåste skjoldet opp etter planen og falt sikkert tilbake til jorden i løpet av omtrent 20 minutter, og landet i Atlanterhavet øst for Cape Hatteras, North Carolina.
Eksperter jobber med et unikt eksperiment som vil bruke et oppblåsbart aeroshell / varmeskjold for å beskytte et romskip når du kommer inn i en planetens atmosfære eller returnerer til Jorden“Alt gikk som smurt. IRVE-3 opptrådte akkurat som den skulle, ”sa Neil Cheatwood, hovedetterforsker på prosjektet. "Den gikk inn i jordas atmosfære på Mach 10, ti ganger lydens hastighet, og overlevde vellykket varmen og kreftene på reisen."
Etter tre år i utvikling opprettet NASAs forskerteam den innovative designen, som er i stand til å motstå spenningen ved romflukt ved hjelp av lettere og mer fleksible materialer. Ved lansering består skjoldet av en kjegle av uoppblåste ringer av kevlarvevet stoff, alt omringet av et termisk teppe. Under flyging skiller det 680 kilos varmeskjoldet seg fra utskytningsraketten, og et oppblåsingssystem pumper nitrogen inn i enheten til den danner en soppform, med den øvre sylinderen omtrent 10 fot i diameter.
"Vi liker det når det ser enkelt ut, " sa Carrie Rhoades, ingeniør for flysystemer. “Det krevde faktisk ganske mye arbeid å komme dit vi er nå. Vi må gjøre alle slags forskjellige tester - i vindtunneler, høye temperaturanlegg og laboratorier. ”
Et tidligere eksperiment, IRVE-2, overlevde også vellykket gjeninntreden i august 2009, men med mye lettere nyttelast og med mye lavere hastigheter. IRVE-3 opplevde omtrent 10 ganger så mye varme, omtrent som det et varmeskjold kunne forventes å tåle på et faktisk oppdrag.
Under den eksperimentelle flyvningen overvåket ingeniører data fra kameraer og termometre ombord for å spore om skjoldet i tilstrekkelig grad beskyttet mot fartøyet mot de enorme mengder varme som ble generert. Da de heiet frem suksessen, ble en høyhastighets amerikansk marinebåt sendt til splashdown-området for å hente fartøyet, slik at NASA-personell kan studere den for fremtidige oppdrag.
NASA gjennomfører testene for å vise at slike oppblåsbare konstruksjoner kan brukes i fremtiden for å beskytte romkapsler under planetarisk innkjøring eller nedstigning og bidra til å returnere last til jorden fra den internasjonale romstasjonen. ”Det er flott å se de første resultatene indikerer at vi hadde en vellykket test av den hypersoniske oppblåsbare aerodynamiske retardatoren, ”sier James Reuther, visedirektør for NASAs romteknologiprogram. "Denne demonstrasjonsflukten går langt i retning av å vise verdien av disse teknologiene for å tjene som atmosfæriske inngangsvarmeskjold for fremtidens rom."
NASA planlegger å teste stadig større oppblåsbare varmeskjold med andre typer varmebestandige stoffer før de til slutt setter dem i gang med et faktisk oppdrag. Neste opp er High Energy Atmospheric Re-entry Test (HEART) - et konseptdesign inkluderer et større varmeskjold, nesten 30 fot i diameter.
Å bruke oppblåsbare konstruksjoner kan gi rom for varmeskjold med betydelig reduserte størrelser og vekter - og følgelig romfartøy som kan romme større mengder vitenskapelig utstyr og livsopprettholdende forsyninger. NASA-forskere spår at teknologien kan være nyttig i fremtidige oppdrag overalt med atmosfære, inkludert Mars, Venus eller til og med Titan, Saturns største måne.
