NASA ištyrė „Artemis II“ kapsulės skydą: pažeidimų sumažėjo dešimteriopai

Sekite TechNaujienos Google

NASA spalio 15 dieną paskelbė po „Artemis II“ misijos atliktos „Orion“ kapsulės šiluminio skydo analizės rezultatus. Agentūra aptiko devynias apsauginės medžiagos praradimo vietas, kai po „Artemis I“ skrydžio jų buvo 103. Oficialus NASA pranešimas.

Kapsulė su keturiais astronautais grįžo iš kelionės aplink Mėnulį. Grįžimo metu jos greitis siekė 39 kartus garso greitį, o išorinė temperatūra viršijo 4 000 laipsnių pagal Farenheitą.

Šiluminis skydas saugo kapsulę nuo aerodinaminio kaitimo, todėl jo patikimumas yra viena svarbiausių žmonių saugumo sąlygų.

Pakeista grįžimo trajektorija

Po pirmosios misijos NASA ištyrė netikėtą skydo medžiagos trūkinėjimą. Antrajam skrydžiui pasirinkta trajektorija, kuri sutrumpino buvimo probleminiame temperatūrų intervale trukmę.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 30 minučių

NASA išbandė Mėnulio raketos variklį: 500 sekundžių ir 111 proc. galios režimas

2 min. skaitymo • prieš 40 minučių

Kosmoso technologijų bendrovė „Redwire“ pristatė „ShadowVision“: DI padės sekti objektus ir valdyti jutiklius

4 min. skaitymo • prieš 40 minučių

NASA ir Japonija ruošiasi grąžinti Marso palydovo Fobo mėginius į Žemę

Visi naujausi straipsniai →

Atlikti matavimai rodo, kad sprendimas smarkiai sumažino apanglėjusios medžiagos praradimą. Skydą sudaro 186 atskiri „Avcoat“ blokai.

Pasirengimas kitoms misijoms

„Artemis III“ kapsulei NASA numato papildomus konstrukcinius patobulinimus. Inžinieriai toliau tiria medžiagų savybes ir ilgalaikį patikimumą.

„Orion“ šiluminės apsaugos užduotis nėra paprasčiausiai atlaikyti labai aukštą temperatūrą kaip įprasta metalinė plokštė. Naudojama vadinamoji abliacinė apsauga: išorinis sluoksnis kontroliuojamai keičiasi, apanglėja ir dalį šiluminės energijos pašalina su nuo paviršiaus atsiskiriančia medžiaga. Taip sumažėja šilumos kiekis, patenkantis į kapsulės konstrukciją. Kad šis mechanizmas veiktų tinkamai, būtina prognozuoti medžiagos reakciją esant skirtingoms temperatūroms ir aerodinaminėms apkrovoms.

Po 2022 metų „Artemis I“ misijos NASA aptiko daugiau nei tikėtasi išorinio skydo sluoksnio atsiskyrimo vietų. Problemos analizė buvo svarbi todėl, kad „Artemis II“ turėjo skraidinti žmones. Inžinieriai tyrė ne tik paviršiaus nuotraukas, bet ir medžiagos mikrostruktūrą bei sugrįžimo į atmosferą šiluminius modelius. Sprendimas pakoreguoti trajektoriją buvo priimtas siekiant sumažinti laiką, praleidžiamą tose sąlygose, kurios ankstesniame skrydyje buvo susijusios su netikėtu medžiagos elgesiu.

Naujas skydo tyrimas pateikia skaičiuojamą rezultatą: devynias, o ne 103 vietas su aptiktu medžiagos praradimu. Tačiau tai nėra absoliutus „devynis kartus saugiau“ rodiklis – skirtingų skrydžių trajektorijos ir techniniai nustatymai nėra visiškai vienodi. Geresnė formuluotė: pažeidimo vietų skaičius pagal NASA matavimo metodiką smarkiai sumažėjo, o surinkti duomenys atitiko numatomą šiluminės apsaugos veikimą. Galutinis vertinimas vis dar priklauso nuo detalių konstrukcinių bandymų.

„Orion“ kapsulės skydas sudarytas iš daugybės atskirų apsauginės medžiagos blokų. Tokia konstrukcija leidžia tiksliau valdyti jų gamybą, bet kartu kelia reikalavimų blokų vienodumui ir jų sujungimui. Ateities misijoms NASA vertina papildomus patobulinimus, kurie turėtų sumažinti netikėtų skirtumų tikimybę. Tai įprasta pilotuojamos astronautikos logika: po kiekvieno skrydžio tikslinami modeliai ir tikrinama, ar reali įranga veikė taip, kaip buvo numatyta projektuojant.

Apie platesnę Mėnulio programos eigą TechNaujienos.lt yra parengusios „Artemis“ programos apžvalgą. Joje matyti, kad šiluminis skydas yra tik vienas iš daugelio tarpusavyje susijusių skrydžio elementų. Kitas svarbus aspektas – galingosios SLS raketos variklių bandymai, kuriuos aprašome atskirame pranešime. Variklio darbas paleidimo metu ir kapsulės apsauga grįžtant yra skirtingos, bet vienodai svarbios rizikos kontrolės grandys.

Vartojant skaičių 111 proc. raketos variklio bandymo kontekste ar 4 000 laipsnių temperatūrą skydų tyrimuose, būtina nurodyti matavimo vienetus ir atskaitos sąlygas. Šiuo atveju NASA paminėti 4 000 laipsnių yra pagal Farenheitą, o ne Celsijų. Tikslūs matavimo vienetai nėra smulkmena: jie padeda išvengti klaidingų palyginimų ir tiksliau suprasti, su kokiomis sąlygomis susiduria erdvėlaivis.

Tarp „Artemis I“ ir „Artemis II“ yra svarbus praktinis skirtumas: pirmasis bandymas vyko be įgulos, o antrasis jau su astronautais. Todėl po pirmojo skrydžio aptikta medžiagos problema turėjo būti įvertinta prieš rizikuojant žmonių saugumu. NASA sprendimų priėmimo procesas apėmė papildomus laboratorinius bandymus, modeliavimo korekcijas ir grįžimo trajektorijos peržiūrą. Šios priemonės nepanaikina visų kosminio skrydžio rizikų, bet leidžia pagrįsti, kodėl konkreti misija gali būti tęsiama esant pasirinktam saugos lygiui.

Šiluminio skydo būklė taip pat vertinama pagal daugiau požymių nei vien matomų fragmentų skaičius. Svarbi kapsulės vidaus temperatūra, kitų konstrukcinių elementų būklė ir apsaugos medžiagos elgesys skirtingose vietose. Todėl paviršiaus nuotraukos tėra dalis visos analizės. Inžinieriai lygina skrydžio metu užregistruotus jutiklių duomenis su po nusileidimo atliktų bandymų rezultatais ir tik tada sprendžia, kuriuos pakeitimus verta taikyti kitai misijai.

Rezultatas svarbus ne kaip pažadas, o kaip realaus pilotuojamo skrydžio inžinerinių matavimų išvada.