Ein Raumschiff, das wieder in die Erdatmosphäre eintritt, stößt auf Temperaturen von bis zu 1850 Grad Fahrenheit, wenn es mit einer Geschwindigkeit von fast 7600 Meilen pro Stunde nach unten sinkt. All diese Energie macht einen robusten Schutzschild zur Absorption der zum Schutz von Astronauten und Ausrüstung im Inneren unabdingbaren Wärme. In der gesamten Geschichte der NASA stellten diese Hitzeschilde, die in der Regel aus starren Materialien hergestellt wurden, ein Sicherheitsproblem dar, da spröde Keramikfliesen für die Katastrophe von Columbia 2003 verantwortlich waren.
Gestern hat die NASA einen Test eines neuartigen Ansatzes für dieses Problem durchgeführt: einen aufblasbaren Hitzeschild aus Stoff. Gestern früh startete eine Rakete mit einem Prototyp 288 Meilen nach oben von der Wallops Flight Facility der NASA an der Ostküste Virginias. Nachdem das als Inflatable Reentry Vehicle Experiment (IRVE-3) bekannte Versuchsfahrzeug aus der Rakete ausgestoßen worden war, blies sich der Schild planmäßig auf und landete ungefähr 20 Minuten lang sicher auf der Erde Kap Hatteras, North Carolina.
Experten arbeiten an einem einzigartigen Experiment, bei dem ein Raumfahrzeug mit einer aufblasbaren Luft- und Wärmeschutzhülle vor dem Eindringen in die Atmosphäre oder der Rückkehr zur Erde geschützt wird„Alles lief wie am Schnürchen. Das IRVE-3 lief genau so, wie es sollte “, sagte Neil Cheatwood, der leitende Ermittler des Projekts. "Es gelangte mit Mach 10, der zehnfachen Schallgeschwindigkeit, in die Erdatmosphäre und überlebte erfolgreich die Hitze und die Kräfte der Reise."
Nach dreijähriger Entwicklungsarbeit entwickelte das NASA-Forschungsteam das innovative Design, das den Belastungen der Raumfahrt mit leichteren und flexibleren Materialien standhält. Beim Start besteht der Schild aus einem Kegel nicht aufgeblähter Ringe aus Kevlar-Gewebe, die alle von einer thermischen Decke umgeben sind. Während des Fluges löst sich der 680-Pfund-Hitzeschild von der Abschussrakete, und ein Aufblassystem pumpt Stickstoff in die Einheit, bis sich eine Pilzform bildet, wobei der obere Zylinder einen Durchmesser von ungefähr 10 Fuß hat.
"Wir mögen es, wenn es einfach aussieht", sagte Carrie Rhoades, Flugsystemingenieurin. „Es hat tatsächlich eine Menge Arbeit gekostet, bis wir dort waren, wo wir jetzt sind. Wir müssen alle Arten von Tests durchführen - in Windkanälen, Hochtemperaturanlagen und Labors. “
Ein früheres Experiment, IRVE-2, überlebte ebenfalls erfolgreich den Wiedereintritt im August 2009, jedoch mit einer viel geringeren Nutzlast und einer viel langsameren Geschwindigkeit. IRVE-3 war ungefähr zehnmal so heiß wie ein Hitzeschild bei einer tatsächlichen Mission.
Während des Versuchsfluges überwachten die Ingenieure die Daten von Kameras und Thermometern an Bord genau, um festzustellen, ob der Schutzschild vor den immensen Wärmemengen des Fahrzeugs ausreichend geschützt war. Als sie sich über den Erfolg freuten, wurde ein Hochgeschwindigkeitsboot der US Navy in den Spritzbereich geschickt, um das Schiff wieder zu finden, damit die NASA-Mitarbeiter es für künftige Missionen untersuchen können.
Die NASA führt die Tests durch, um zu zeigen, dass solche aufblasbaren Konstruktionen künftig zum Schutz von Raumkapseln beim Eintritt oder Abstieg von Planeten und zur Rückführung der Fracht von der Internationalen Raumstation zur Erde eingesetzt werden können erfolgreicher Test des hyperschallaufblasbaren aerodynamischen Verzögerers “, sagte James Reuther, stellvertretender Direktor des Space Technology Program der NASA. "Dieser Demonstrationsflug zeigt den Wert dieser Technologien als atmosphärische Eintrittshitzeschilde für den zukünftigen Weltraum."
Die NASA plant, immer größere aufblasbare Hitzeschilde mit anderen hitzebeständigen Geweben zu testen, bevor sie schließlich für eine tatsächliche Mission eingesetzt werden. Als nächstes folgt der hochenergetische atmosphärische Wiedereintrittstest (HEART) - ein Konzeptentwurf umfasst einen größeren Hitzeschild mit einem Durchmesser von fast 30 Fuß.
Die Verwendung aufblasbarer Konstruktionen könnte Hitzeschilde mit erheblich geringeren Größen und Gewichten ermöglichen - und folglich Raumfahrzeuge, die größere Mengen an wissenschaftlicher Ausrüstung und lebenserhaltendem Zubehör aufnehmen können. Wissenschaftler der NASA prognostizieren, dass die Technologie für zukünftige Missionen überall dort nützlich sein könnte, wo eine Atmosphäre herrscht, einschließlich Mars, Venus oder sogar Titan, dem größten Saturnmond.
