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

Космические дата-центры Lonestar защитят от спутников с помощью микроволн

Космические дата-центры Lonestar защитят от спутников с помощью микроволн

Скопление галактик Форнакс выдало присутствие темной материи

Скопление галактик Форнакс выдало присутствие темной материи

Архивный снимок телескопа «Субару» помог открыть новую комету

Архивный снимок телескопа «Субару» помог открыть новую комету

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Может ли человечество черпать энергию из черных дыр? Теоретически – да

Может ли человечество черпать энергию из черных дыр? Теоретически – да

Астрономы обнаружили «галактики-призраки» с недавно погасшими черными дырами

Астрономы обнаружили «галактики-призраки» с недавно погасшими черными дырами

Загадочный гул Вселенной может оказаться эхом древних «темных звезд»

Загадочный гул Вселенной может оказаться эхом древних «темных звезд»

Япония показала аппарат MMX, который впервые доставит на Землю грунт со спутника Марса

Япония показала аппарат MMX, который впервые доставит на Землю грунт со спутника Марса

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Миссии NASA, которые изменили историю освоения космоса

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Ученые восстанавливают древние белки для преодоления резистентности к антибиотикам

Ученые восстанавливают древние белки для преодоления резистентности к антибиотикам

Шипы розы оказались асимметричным оружием с идеальным сечением

Шипы розы оказались асимметричным оружием с идеальным сечением

В Польше нашли «вампирскую» могилу XVII века

В Польше нашли «вампирскую» могилу XVII века

Первые тестировщики складного iPhone Ultra оценили его дизайн и компактность

Первые тестировщики складного iPhone Ultra оценили его дизайн и компактность