4 دقیقه خواندن
آماده‌سازی برای شبیه‌سازی‌های بعدی روی ماه (و زیر آب)
ناسا سپر‌های حرارتی را آزمایش می‌کند که می‌توانند فضانوردان را در هنگام بازگشت از ماموریت‌ها به ماه و مریخ، به روش غیرمعمول محافظت کنند: با جمع‌آوری زباله‌ها.
وقتی نورثروپ گرومن24با توجه به گزارش‌های منتشر شده، این شرکت قصد دارد تا پایان سال جاری، ۱۰۰ میلیون دلار سرمایه گذاری جدید را در بخش انرژی تجدیدپذیر انجام دهد. این سرمایه گذاری‌ها شامل ساخت و توسعه نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، و همچنین، تحقیق و توسعه فناوری‌های جدید در این زمینه خواهد بود.ماموریت تامین مواد غذاییبرای ناسا، پس از جدا شدن از ایستگاه فضایی بین‌المللی، یک ناوگان از 12 کپسول کوچک و آزمایشی حمل می‌کرد که برای آزمایش نسل بعدی مواد محافظ حرارتی طراحی شده بودند و می‌توانند به عنوان پایه برای محافظ‌های حرارتی آینده مورد استفاده قرار گیرند.
این آزمایش، که با نام "آزمایش بازگشت به زمین کینتکی" (KREPE-3) شناخته می‌شود، سومین آزمایش از یک سری ماموریت‌های مقرون به صرفه و با تأثیر بالا است که در پایان عمر فضاپیما، برای جمع‌آوری داده‌های ارزشمند استفاده می‌کند.
این آزمایش، همکاری بین دانشگاه کِنتاکی، ایالت کِنتاکی، برنامه "EPSCoR" (برنامه ایجاد رقابت در تحقیقات) ناسا، چندین مرکز ناسا و سایر شرکای دولتی و تجاری است.
KREPE-3 نمونه‌ای عالی از اهداف برنامه "EPSCoR" ناسا است"، گفت دِوید برگِر، مدیر برنامه "EPSCoR" در مقر ناسا در واشینگتن. "ما نسل بعدی دانشمندان و مهندسان را حمایت می‌کنیم تا پروژه‌های منحصر به فردی را توسعه دهند که به آموزش و اهداف ماموریت ناسا کمک می‌کند.
از آشغال به ثروت
قبل از اینکه فضاپیما "سیگنوس الی ایکس" ماموریت، از ایستگاه جدا شود، فضانوردان آن را با زباله پر کردند و 12 کپسول کوچک را که داخل آن قرار داشت فعال کردند. این کپسول‌ها که توسط دانشجویان دانشگاه کِنتاکی طراحی شده‌اند، شامل سنسورهایی هستند که در هنگام بازگشت، دما، فشار، حرکت، میدان مغناطیسی و نور را اندازه‌گیری می‌کنند.
در حالی که وسیله به طور ایمن در جو زمین در مسیر تعیین شده از هم می‌پاشد، کپسول‌ها پرتاب می‌شوند و شروع به جمع‌آوری داده‌ها در مورد عملکرد هر مجموعه از مواد محافظ حرارتی آزمایش می‌کنند. سیگنال‌های ماهواره‌ای، داده‌های زنده را به محققان منتقل می‌کنند و بینش‌هایی را در مورد نحوه محافظت از کانتینرهای بزرگتر یا خدمه در آینده ارائه می‌دهند.
این یک راه هوشمند برای جمع‌آوری داده‌های پرواز در مواد در حال توسعه است"، گفت کیت پیترسون، مهندس مواد در مرکز تحقیقاتی امیز در وادی سیلیکون، کالیفرنیا. "ما در واقع از یک وسیله‌ای که در حال بازگشت به زمین است، استفاده می‌کنیم.
گرم کردن نوآوری
این کپسول‌ها شامل اجزای مختلف حفاظت حرارتی خواهند بود، از جمله فناوری‌های اثبات شده مانند مواد کاهلی که در شاتل فضایی استفاده می‌شود. برخی دیگر نیز گزینه‌های جدید را آزمایش می‌کنند، مانند یک پوشش حرارتی چاپ سه‌بعدی از پروژه تولید افزونه سیستم‌های حفاظت حرارتی که در آزمایشگاه‌های ناسا جانسون و آزمایشگاه ملی اوک ریج توسعه یافته است.
محققان در مرکز تحقیقاتی ناسا در امیز، چندین ماده را برای پروژه KREPE-3 ارائه می دهند، از جمله دو کپسول که برای پرواز یک نسل جدید از پوشش های محافظ، به نام "مواد مهندسی شده برای ورود مجدد با عملیات نیدل نوآورانه" (MERINO) استفاده می شوند. این مواد که از لایه های کربن و الیاف فنولیک ساخته شده اند و مانند پارچه با هم دوخته شده اند، انعطاف پذیرتر، سریعتر در تولید و ارزان تر از مواد محافظ سنتی هستند - و به همین دلیل، کاندید های امیدوار کننده برای ماموریت های مری هستند. به لطف جو نازک مری، ماموریت های فرود بر روی سیاره سرخ، بار حرارتی کمتری را در بر می گیرند و امکان استفاده از محافظ های سبک تر را فراهم می کنند.
یک کپسول دیگر، این پوشش های محافظ را با عناصر دیگر ترکیب می کند. آزمایش هIpersonic مخروطی مجهز به ابزار، کنتاکی، از یک شکل مخروطی دوگانه استفاده می کند. این کپسول شامل یک نوک تنگستن متصل به یک مخروط پوشیده شده با الیاف کربن و پلاستیک مقاوم در برابر حرارت و یک مخروط عقب پوشیده شده با MERINO است. این طراحی منحصر به فرد، مدل های کامپیوتری را با داده های واقعی مقایسه می کند.
یک کپسول دیگر، شکل پوشش محافظی را دارد که برای ماموریت آینده ناسا، "دراگونفلا"، در هنگام رسیدن به ماه تیتان، سیاره ساتورن، استفاده می شود و پایداری پویا طراحی را آزمایش می کند. این کپسول با یک پوشش از "آبلیتور فنولیک متراکم شده" پوشانده شده است، یک ماده ای که توسط ناسا در مرکز تحقیقاتی امیز توسعه یافته است و کاربردهای تجاری دارد و در ماموریت "استاردست" ناسا استفاده شده است.استاردست, آزمایشگاه علمی مریومارس 2020ماموریت‌ها.
یک کپسول برای آزمایش یک سپر حرارتی قابل توسعه به نام Adaptable Deployable Entry and Placement Technology طراحی شده است که شکل آن مانند یک چتر است تا سطح را افزایش داده و سرعت کاهش را کاهش دهد. در مقیاس کامل، طراحی Adaptable Deployable Entry را می‌توان تا کرد، که آن را برای پرتاب بارهای بزرگتر از موشک‌هایی که آنها را به فضا می‌فرستند، ایده‌آل می‌کند.
در حالی که برخی از کپسول‌ها در حال آزمایش مواد جدید برای ماموریت‌های سفر به مریخ هستند، برخی دیگر در حال آزمایش اشکال و طراحی‌های جدید هستند که تحقیقات و درک بیشتری از مدل‌سازی کامپیوتری و طراحی سنسور را فراهم می‌کند - فناوری‌هایی که می‌توانند در نسل دیگری از نوآوری در طراحی بازگشت به فضا، دری را باز کنند.
قرص‌های اضافی که توسط شرکای داخلی و بین‌المللی توسعه یافته‌اند، مواد مختلفی از جمله سنسور جریان حرارتی که در دانشگاه استوتگارت در آلمان توسعه یافته است را آزمایش می‌کنند، که به محققان کمک می‌کند تا نحوه حرکت گرما در سطح را در هنگام بازگشت به فضا اندازه‌گیری کنند.
ما در حال پیشبرد مرزهای آنچه که سپر حرارتی می‌تواند انجام دهد هستیم" ، گفت پترسون. "و ما آنها را به گونه‌ای آزمایش می‌کنیم که سریع، مقرون به صرفه و بسیار مؤثر باشد.
