Svemirska letjelica koja ponovno ulazi u Zemljinu atmosferu nailazi na temperature od čak 1850 stupnjeva Farenhajta dok pada u padu brzinom kojom se približava 7600 milja na sat. Sva ova energija čini robustan štit kako bi apsorbirao toplinu apsolutno potrebnu za zaštitu astronauta i opreme iznutra. Ali kroz NASA-inu povijest, ovi toplinski štitnici - obično napravljeni od krutih materijala - postavljali su sigurnosnu problematiku, s krhkim keramičkim pločicama odgovornim za katastrofu Columbia 2003. godine.
Jučer je NASA provela novi pristup ovom problemu: toplinski štit od napuhane tkanine. Rana jučer ujutro, raketa koja je nosila prototip lansirala se 288 kilometara prema gore od NASA-inog leta Wallopsovog letačkog objekta na istočnoj obali Virginije. Nakon što je eksperimentalno vozilo - poznato pod nazivom Eksperiment na napuhavanje vozila (IRVE-3) - izbačeno iz rakete, štit se napuhao prema planu i sigurno se spustio na Zemlju tijekom 20-ak minuta, slijećući na Istočni Atlantik od Rt Hatteras, Sjeverna Karolina.
Stručnjaci rade na jedinstvenom eksperimentu koji će koristiti zračni zračni / toplotni štit za zaštitu svemirskog broda prilikom ulaska u atmosferu planeta ili povratka na Zemlju"Sve je išlo poput kazaljke na satu. IRVE-3 je nastupio onako kako je trebalo “, rekao je Neil Cheatwood, glavni istraživač projekta. "Ušao je u Zemljinu atmosferu na Mahu 10, deset puta brže od zvuka i uspješno preživio vrućinu i snage putovanja."
Nakon tri godine razvoja, NASA-in istraživački tim stvorio je inovativni dizajn, koji je u stanju podnijeti se stresima svemirskog leta koristeći lakše i fleksibilnije materijale. Na izlazu štit se sastoji od stošca neinfliranih prstenova od kevlar-tkanine, a svi su okruženi termičkim pokrivačem. Tijekom leta, toplinski štit od 680 kilograma odvaja se od rakete za lansiranje, a sustav za punjenje pumpa dušik u jedinicu dok ne formira oblik gljiva, s gornjim cilindrom promjera otprilike 10 stopa.
"Sviđa nam se kada izgleda jednostavno", rekla je Carrie Rhoades, inženjerka sustava letenja. "Zapravo nam je trebalo dosta posla da bismo stigli do mjesta na kojem smo sada. Moramo obaviti sve vrste različitih ispitivanja - u vjetroenergetskim tunelima, objektima sa visokom temperaturom i laboratorijama. "
Prethodni eksperiment, IRVE-2, također je uspješno preživio ponovni ulazak u kolovozu 2009., ali s puno lakšim korisnim opterećenjem i pri mnogo sporijim brzinama. IRVE-3 je doživio oko 10 puta više topline, slično onome što bi se očekivalo da će toplinski štit izdržati u stvarnoj misiji.
Tijekom eksperimentalnog leta, inženjeri su pomno nadzirali podatke s brodskih kamera i termometra kako bi utvrdili je li štit dovoljno zaštićen od plovila od ogromne količine proizvedene topline. Dok su se veselili uspjehu, brzi brod američke mornarice otpremljen je u područje prskanja kako bi pronašao letjelicu, tako da bi NASA-ino osoblje moglo proučiti buduće misije.
NASA provodi ispitivanja kako bi pokazala da bi se takvi dizajni na naduvavanje mogli ubuduće koristiti za zaštitu svemirskih kapsula tijekom planetarnog ulaska ili spuštanja i pomoći vraćanju tereta na Zemlju s Međunarodne svemirske stanice. "Super je vidjeti početne rezultate koji pokazuju da smo imali uspješan test hipersonskog naduvavajućeg aerodinamičkog usporavača ", rekao je James Reuther, zamjenik direktora NASA-inog programa svemirske tehnologije. "Ovaj demonstrativni let ide dug put prema prikazivanju vrijednosti ovih tehnologija koje služe kao zaštitni toplinski zaštitni slojevi za atmosferu u budućem prostoru."
NASA planira testirati sve veće toplotne štitnike na napuhavanje s drugim vrstama otpornim na toplinu tkanina prije nego što ih na kraju postavi da rade na stvarnoj misiji. Slijedi visokoenergetski test ponovnog ulaska u atmosferu (HEART) - konceptni dizajn uključuje veći toplinski štit, promjera gotovo 30 stopa.
Korištenje dizajna na napuhavanje moglo bi omogućiti toplinske štitove znatno smanjenih veličina i težina - i posljedično, svemirske letjelice koje mogu smjestiti veće količine znanstvene opreme i materijala koji održavaju život. NASA-ini znanstvenici predviđaju da bi ta tehnologija mogla biti korisna u budućim misijama bilo gdje s atmosferom, uključujući Mars, Veneru ili čak Titan, najveći mjesec Saturna.
