NASA’s ‘foutloze’ hitteschilddemo slaagt voor de test

Iets meer dan een jaar geleden keerde een NASA-vluchttestartikel terug uit de ruimte met snelheden van meer dan 30.000 kilometer per uur, waarbij temperaturen van bijna 2.700 ° F werden bereikt voordat het zachtjes in de Stille Oceaan landde. Op dat moment werd het het grootste stompe lichaam – een soort terugkeervoertuig dat een warmteafvoerende schokgolf veroorzaakt – dat ooit opnieuw in de atmosfeer van de aarde is terechtgekomen.

De Low-Earth Orbit Flight Test van een opblaasbare decelerator (LOFTID) werd op 10 november 2022 gelanceerd aan boord van een United Launch Alliance (ULA) Atlas V-raket en demonstreerde met succes een opblaasbaar hitteschild. Deze technologie, ook bekend als de Hypersonic Opblaasbare Aerodynamische Decelerator (HIAD) aeroshell, zou ervoor kunnen zorgen dat grotere ruimtevaartuigen veilig kunnen afdalen door de atmosfeer van hemellichamen zoals Mars, Venus en zelfs de maan Titan van Saturnus.

“Aerogranaten met een grote diameter stellen ons in staat kritieke ondersteuningsapparatuur en mogelijk zelfs bemanningsleden naar het oppervlak van planeten met een atmosfeer te brengen. Deze mogelijkheid is van cruciaal belang voor de ambities van het land om de verkenning door mensen en robots van ons zonnestelsel uit te breiden”, zegt Trudy Kortes, directeur van het Technology Demonstrations Missions (TDM)-programma van het Space Technology Mission Directorate (STMD) van het agentschap bij NASA. .

NASA ontwikkelt al meer dan tien jaar HIAD-technologieën, waaronder twee kleinere suborbitale vluchttests voorafgaand aan LOFTID. Naast deze succesvolle technologiedemonstratie onderzoekt NASA toekomstige toepassingen, waaronder samenwerking met commerciële bedrijven om technologieën te ontwikkelen voor de terugkeer van kleine satellieten, luchtdetectie en cislunaire ladingen.

“Dit was een belangrijke gebeurtenis voor ons, en het korte antwoord is dat het buitengewoon succesvol was”, aldus LOFTID Project Manager Joe Del Corso. “Onze evaluatie van LOFTID eindigde met de belofte van wat deze technologie zou kunnen doen om ruimteverkenning mogelijk te maken.”

Vanwege het succes van de LOFTID-technologiedemonstratie kondigde NASA via haar Tipping Point-programma aan dat het met ULA zou samenwerken om de ‘next size’, een grotere 12 meter lange HIAD-vliegtuigromp, te ontwikkelen en te leveren voor het bergen van de Vulcan-motoren van het bedrijf uit diepe gebieden. zeebaan voor hergebruik.

Een succesvolle test in de boeken, een video-samenvatting

Het LOFTID-team heeft onlangs een post-flight-analyse van de vliegtest uitgevoerd in het Langley Research Center van NASA in Hampton, Virginia. Jouw oordeel?

Na herstel merkte het team op dat LOFTID er ongerept uitzag en minimale schade had, wat betekent dat de prestaties, zoals Del Corso het zegt, “gewoon onberispelijk” waren.

Hier zijn enkele interessante visuele hoogtepunten van LOFTID’s vliegtest.

Om atmosferische terugkeer te bewerkstelligen, moest LOFTID een ingewikkelde reeks gebeurtenissen doorlopen. Del Corso vergeleek het met een Rube Goldberg-apparaat, een complexe machine die is ontworpen om eenvoudige taken uit te voeren via een reeks kettingreacties.

De video toont het moment waarop LOFTID de HIAD inzet (links) vergeleken met een pre-flight-animatie ontwikkeld door het Advanced Concepts Lab van NASA Langley (rechts). Aan het einde van de video vindt inflatie plaats terwijl LOFTID over het Afrikaanse continent vliegt.

Terwijl ze over de Middellandse Zee vlogen, scheidde LOFTID zich van de bovenste trap van ULA Centaur. Aan de linkerkant is LOFTID te zien met de camera aan de voorzijde van Centaur. Het samengestelde beeld aan de rechterkant is afkomstig van camera’s rond het middenlichaam van LOFTID, kijkend naar voren en naar buiten, naar de oranje opblaasbare HIAD-structuur. In het midden kijkt LOFTID terug naar Centaur vanuit een camera aan de achterkant.

Toen LOFTID opnieuw de atmosfeer van de aarde binnendrong en een temperatuur van bijna 2700 ° F bereikte, zorgde de extreme hitte ervoor dat omringende gassen ioniseerden en plasma vormden. Aan de rechterkant werden de camerabeelden van het centrale lichaam extreem helder in het zichtbare spectrum, terwijl de aarde zichtbaar is op infraroodcamera’s terwijl het voertuig ronddraaide.

De camera maakte beelden van het plasma dat snel van kleur veranderde van oranje naar paars. Waarom verandert de kleur? “We onderzoeken nog steeds wat precies de oorzaak hiervan is”, zegt John DiNonno, hoofdingenieur van LOFTID. De animatie links toont het idee van een kunstenaar van hoe de voorkant eruit zou kunnen zien.

Deze video, gemaakt door het Scientifically Calibrated In-Flight Imagery Team van NASA Langley, toont LOFTID tijdens piekvertraging terwijl het plasma zich terugtrekt. Links dwaalt LOFTID door de nachtelijke hemel boven de Stille Oceaan. Aan de rechterkant flakkert de paarse kleur op de achterkant van LOFTID op.

In het tweede deel van de video schakelt de linkerkant over naar een van de camera’s die naar de achterkant van de aeroshell kijkt, terwijl het terugwijkende plasma langs de rand strijkt.

Na te zijn afgeremd van ruim 30.000 kilometer per uur naar minder dan 130 kilometer per uur, zette LOFTID zijn parachutes in.

Deze video toont, vanaf een infraroodcamera aan boord van het bergingsschip, hoe de parachute zich net boven de horizon ontplooit en tevoorschijn komt. Ter vergelijking vindt u rechts de preflight-animatie.

LOFTID plonsde enkele honderden kilometers voor de oostkust van Hawaï in de Stille Oceaan en slechts ongeveer 13 kilometer van de boeg van het bergingsschip – bijna precies zoals gemodelleerd. Een bemanning ging aan boord van een kleine boot, haalde LOFTID op en hees deze op het bergingsschip.

“De LOFTID-missie was belangrijk omdat deze aantoonde dat het ultramoderne HIAD-ontwerp succesvol kan functioneren op een geschikte schaal en in een relevante omgeving”, zegt Tawnya Laughinghouse, hoofd van het TDM-programmabureau bij het Marshall Space Flight Center van NASA. in Huntsville, Alabama.