Спустя 15 лет разработок — готов ли тепловой экран Orion выдержать приземление?

Сегодня, поздним вечером, завершится исторический полет миссии Artemis 1, которая ознаменовала начало новой эпохи в исследовании и освоении Луны. На сколько готов аппарат Orion к встрече с земной атмосферой?

Когда миссия Artemis 1 была запущена в среду, 16 ноября, новая мегалунная ракета NASA впервые вывела космический корабль Orion (пока без экипажа) на орбиту, и началась новая эра исследования Луны. Это важный момент для всего мира. И тем не менее, один из людей, чья работа будет проверена на следующем решающем этапе — безопасном возвращении Ориона домой — совсем не нервничает.

Джереми Вандер Кам — заместитель системного администратора системы тепловой защиты (TPS) космического корабля Orion в Исследовательском центре Эймса NASA в Силиконовой долине в Калифорнии. Он возглавляет команду, разработавшую теплозащитный экран и тепловые плитки, которые защитят Орион от экстремально высоких температур, с которыми космический корабль встретится на пути домой.

Орион пролетит сквозь атмосферу Земли при температуре, в два раза превышающей температуру расплавленной лавы. Но все указывает на то, что система тепловой защиты будет отлично работать, и успешное возвращение домой поможет подтвердить, что тепловой экран готов защитить космонавтов, возвращающихся на Землю. Это большая ответственность, но Вандер Кам и его команда не нервничает в этот момент.

Спустя 15 лет разработок — готов ли тепловой экран Orion выдержать приземление?

Источник: NASA.

В теплозащитном экране Orion используются плитки из абляционного материала Avcoat для защиты экипажа при входе в атмосферу Земли. Аблятор сгорает контролируемым образом, отводя тепло от космического корабля. Теплозащитный экран Ориона будет испытывать температуру около 5000 градусов по Фаренгейту — примерно вдвое меньше, чем на Солнце — во время своего возвращения. 

После путешествия за пределы Луны, на расстоянии почти 270 000 миль от Земли, капсула будет развивать скорость до 11 километров в секунду. Когда он врежется в атмосферу Земли, трение сократит его скорость до 480 км/ч за считанные минуты. Результатом является тепло – и его много.

Теплозащитный экран модуля экипажа "Аполлона" был изготовлен из материала под названием Avcoat, защищающего от тепла. Это аблятор, то есть он сгорает контролируемым образом во время входа в атмосферу, отводя тепло от космического корабля. Новая система плиток Avcoat толщиной всего от одного до трех дюймов используется для покрытия внешней поверхности теплозащитного экрана Orion. Вот в чем разница между 5000 градусов по Фаренгейту на передней панели и всего лишь 200 градусами на задней стороне теплозащитного экрана.

Второй материал аблятора также использовался в некоторых местах на Орионе. Изобретенная Ames Research Center трехмерная многофункциональная система абляционной термозащиты (3DMAT) состоит из плетеных нитей кварца в смоле. Он прочнее, чем Avcoat, и был добавлен для усиления точек соединения вдоль космического корабля.

Уверенность инжинеров в системе отчасти связана с обширными испытаниями теплозащитных материалов. На установках дуговой струи в Ames Research Center, где невероятно горячие и быстро движущиеся газы имитируют условия входа в атмосферу, команда TPS провела более 1000 тестов.

Спустя 15 лет разработок — готов ли тепловой экран Orion выдержать приземление?

Источник: NASA/Ames Research Center

Образец материала теплозащитного экрана космического корабля «Орион» проходит испытания на лазерно-дуговой установке в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине, Калифорния, 19 апреля 2021 года.

Повторный вход Orion в атмосферу станет окончательным испытанием работы команды TPS. Руководитель инжинерной группы будет ждать на борту корабля ВМС США у побережья Сан-Диего, чтобы принять участие в восстановлении космического корабля после его приводнения в Тихом океане.

Основная цель Artemis I — сертифицировать теплозащитный экран Orion для использования в полетах с астронавтами. Некоторые данные, необходимые для этого решения, будут поступать от датчиков, встроенных в материал Avcoat. Инструменты, созданные Ames Research Center, будут измерять температуру теплозащитного экрана, а датчики давления и радиации были предоставлены Исследовательским центром NASA в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, и Космическим центром имени Джонсона в Хьюстоне.

После миссии Artemis I команда Эймса также соберет образцы обугленных плиток Avcoat, чтобы проанализировать, как происходит абляция материала. В совокупности вся эта информация может быть использована для подтверждения конструкции теплозащитного экрана будущих миссий Artemis и, в ближайшем будущем, для объявления Artemis II экипажем, сертифицированным для доставки людей на Луну.

Читайте также

Семь самых странных явлений Солнечной системы, которые сложно объяснить

Семь самых странных явлений Солнечной системы, которые сложно объяснить

Китайская ракета Long March 7A взорвалась через 85 секунд после запуска

Китайская ракета Long March 7A взорвалась через 85 секунд после запуска

Атмосфера Плутона начала замерзать по мере удаления от Солнца

Атмосфера Плутона начала замерзать по мере удаления от Солнца

Ученые получили самое четкое изображение поверхности Солнца в истории

Ученые получили самое четкое изображение поверхности Солнца в истории

Китай предложил использовать роботов-собак на будущей лунной базе

Китай предложил использовать роботов-собак на будущей лунной базе

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

NASA заменяло модемы в ноутбуках для МКС на единый космический разъем питания

NASA заменяло модемы в ноутбуках для МКС на единый космический разъем питания

Илон Маск подтвердил планы SpaceX построить роботизированные заводы на Луне

Илон Маск подтвердил планы SpaceX построить роботизированные заводы на Луне

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака