Et rumfartøj, der genindtaster Jordens atmosfære, støder på temperaturer så høje som 1850 grader Fahrenheit, når det synker nedad i hastigheder, der nærmer sig 7600 miles i timen. Al denne energi gør et robust skjold til at absorbere den varme, der er absolut nødvendig for at beskytte astronauter og udstyr indeni. Men gennem NASAs historie har disse varmeskærme - typisk konstrueret af stive materialer - udgjort et sikkerhedsproblem med skrøbelige keramiske fliser, der er ansvarlige for Columbia- katastrofen i 2003.
I går udførte NASA en test af en ny tilgang til dette problem: et oppusteligt varmeskjold af stof. Tidligt i går formiddag lancerede en raket med en prototype 288 miles opad fra NASAs Wallops Flight Facility på Virginia's Eastern Shore. Efter at det eksperimentelle køretøj - kendt som det oppustelige reentry-køretøjseksperiment (IRVE-3) - blev kastet ud af raketten, blæste skjoldet op efter planen og faldt sikkert tilbage til Jorden i løbet af cirka 20 minutter og landede i Atlanterhavet øst for Cape Hatteras, North Carolina.
Eksperter arbejder på et unikt eksperiment, der vil bruge en oppustelig aeroshell / varmeskjold til at beskytte et rumfartøj, når man kommer ind i en planetens atmosfære eller vender tilbage til Jorden”Alt gik som urværk. IRVE-3 optrådte, ligesom den skulle, ”sagde Neil Cheatwood, den største efterforsker af projektet. ”Den gik ind i Jordens atmosfære ved Mach 10, ti gange lydens hastighed og overlevede med succes varmen og kræfterne på rejsen.”
Efter tre år i udvikling skabte NASAs forskerteam det innovative design, der er i stand til at modstå stress fra rumflugt ved hjælp af lettere og mere fleksible materialer. Ved lanceringen består skjoldet af en kegle af ikke-oppustede ringe af kevlarvævet stof, der alle er omgivet af et termisk tæppe. Under flyvning adskiller det 680 pund varmeskjold fra lanceringsraketten, og et oppustningssystem pumper nitrogen ind i enheden, indtil den danner en svampeform, med den øverste cylinder omtrent 10 fod i diameter.
”Vi kan godt lide det, når det ser simpelt ud, ” sagde Carrie Rhoades, flyvesystemingeniør. ”Det krævede faktisk en hel del arbejde at komme til det sted, vi er nu. Vi er nødt til at udføre alle slags forskellige test - i vindtunneler, højtemperaturanlæg og laboratorier. ”
Et tidligere eksperiment, IRVE-2, overlevede også med succes genindtræden i august 2009, men med en meget lettere nyttelast og med meget langsommere hastigheder. IRVE-3 oplevede cirka 10 gange så meget varme, svarende til hvad et varmeskjold forventes at udholde på en faktisk mission.
Under den eksperimentelle flyvning overvågede ingeniører data fra kameraer og termometre ombord for at spore, om skjoldet var tilstrækkeligt beskyttet mod fartøjet mod de enorme mængder, der genereres. Da de glædede over succes, blev en højhastighedsbåde fra US Navy sendt til splashdown-området for at hente fartøjet, så NASA-personale kan studere det til fremtidige missioner.
NASA udfører testene for at vise, at sådanne oppustelige konstruktioner kunne bruges i fremtiden til at beskytte rumkapsler under planetarisk indrejse eller nedstigning og hjælpe med at returnere gods til Jorden fra Den Internationale Rumstation. ”Det er dejligt at se de første resultater indikere, at vi havde en vellykket test af den hypersoniske oppustelige aerodynamiske decelerator, ”sagde James Reuther, vicechef for NASAs Space Technology Program. "Denne demonstrationsflyvning går langt i retning af at vise værdien af disse teknologier til at tjene som atmosfæriske indgangsvarmeskærme til fremtidens rum."
NASA planlægger at teste stadig større oppustelige varmeskjoldere med andre typer varmebestandige stoffer, før de til sidst sætter dem i gang med en egentlig mission. Næste op er High Energy Atmospheric Re-entry Test (HEART) - et konceptdesign inkluderer et større varmeskjold, næsten 30 fod i diameter.
Brug af oppustelig konstruktion kunne give mulighed for varmeskærme med væsentligt reducerede størrelser og vægte - og følgelig rumfartøjer, der kan rumme større mængder videnskabeligt udstyr og livsbærende forsyninger. NASA-forskere forudsiger, at teknologien kan være nyttig i fremtidige missioner overalt med en atmosfære, herunder Mars, Venus eller endda Titan, Saturns største måne.
