Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Космический корабль НАСА вскоре войдет в атмосферу Земли

Космический корабль НАСА вскоре войдет в атмосферу Земли
Космический корабль НАСА вскоре войдет в атмосферу Земли

В воскресенье около 10:40 утра по восточному времени космический корабль НАСА «Орион» приземлится в Тихом океане после нескольких недель полета на Луну и обратно. Любители космоса могут подключиться к прямой трансляции НАСА, чтобы стать свидетелями экстремальной физики — того, что станет последним этапом исторической миссии Artemis 1, которая стартовала из Флориды 15 ноября.

Цифры ошеломляют: капсула Orion врежется в атмосферу Земли, летя со скоростью почти 25 000 миль в час (или около 11 километров в секунду), и при этом испытает температуру, приближающуюся к 5000 градусов по Фаренгейту.

Иэн Бойд — профессор кафедры аэрокосмических инженерных наук Энн и Х. Дж. Смид, посвятивший свою карьеру изучению гиперзвука, или транспортных средств, которые движутся намного быстрее скорости звука. Он также возглавляет институт NASA стоимостью 15 миллионов долларов под названием Advanced Computational Center for Entry System Simulation (ACCESS). Эти усилия исследуют новые способы защиты космических кораблей, когда они подвергаются экстремальным воздействиям при входе в атмосферу на Земле, Марсе и за их пределами.

Он рассказал об условиях, с которыми Orion может столкнуться в эти выходные, и о том, почему растущей индустрии космического туризма могут потребоваться новые виды теплозащитных экранов для космических кораблей.

НАСА использует маневр под названием «пропустить вход», чтобы замедлить капсулу Ориона. Что это значит?

Альтернативой входу с пропуском является прямой вход — просто войти прямо в атмосферу Земли и спуститься вниз. При входе с пропуском вы входите в атмосферу под меньшим углом, затем выскакиваете обратно в космос и снова возвращаетесь. Это похоже на то, когда вы пропускаете камни по озеру. Это способ замедлить скорость, не попадая сразу в подогрев. Это также обеспечивает большую гибкость в выборе места приземления капсулы.

Немедленно. Даже с этими маневрами Orion столкнется с суровыми условиями в воскресенье. Что мы можем ожидать?

Когда вы летите очень быстро через воздух или любой другой газ, сам газ нагревается. Это похоже на трение, когда вы потираете руки. В этом случае, когда вы возвращаетесь с Луны с такими скоростями, температура газов выше температуры поверхности Солнца — на много-много тысяч градусов.

В этой миссии у Ориона нет людей. Но это будет в будущем. Как НАСА защитит их от такой жары?

В отличие от самолетов гиперзвуковые аппараты, в том числе и капсулы, имеют так называемую систему тепловой защиты. Обычно это набор различных материалов, которые покрывают внешнюю часть автомобиля, чтобы обеспечить защиту от тепла.

Artemis использует то, что мы называем «абляционной» системой тепловой защиты. Это материал, который по своей природе распадается под воздействием тепла и распадается на атом за атомом, но контролируемым и хорошо понятным образом. Когда он распадается, эти атомы уносят энергию и тепло от транспортного средства.

Эта стратегия очень похожа на то, что делало НАСА в эпоху Аполлона. Изучают ли ученые новые способы защиты космических кораблей при входе в атмосферу?

Одним из основных моментов работы института ACCESS является то, что мы собираемся проанализировать предстоящую миссию НАСА по возврату образцов с Марса, которая запланирована на конец этого десятилетия.

НАСА собирается полететь на Марс, посадить марсоход на поверхность, зачерпнуть немного марсианской грязи и камней и полететь обратно. Эта капсула войдет в атмосферу Земли со скоростью около 14 километров в секунду. Космический корабль Орион будет двигаться со скоростью около 11 километров в секунду. Четырнадцать километров в секунду не кажутся большим скачком, но оказывается, что это другой физический режим. Нам понадобятся другие материалы и другой вид теплозащитного экрана.

Как будут работать эти новые теплозащитные экраны?

Некоторые из изучаемых подходов относятся к так называемым тканым материалам. Вы начинаете с переплетения волокон из углерода, а затем вводите материал в промежутки между волокнами. Звучит низкотехнологично, но на самом деле это очень высокотехнологично.

Сами волокна по-прежнему будут подвергаться абляции. Но когда химические вещества, введенные между волокнами, нагреваются, они разрушаются и превращаются в газ. Этот газ течет изнутри теплозащитного экрана наружу, создавая дополнительный охлаждающий эффект.

По мере роста индустрии космического туризма мы увидим гораздо больше запусков космических аппаратов с Земли и, надеюсь, вернемся. Какие проблемы это поднимет?

Одной из ключевых задач для успешной космической экономики станут более эффективные транспортные средства и более эффективные теплозащитные экраны. И это потребует от нас лучшего понимания всех этих физических и химических процессов. Каждый отдельный слой, который мы можем сбрить с нашего теплозащитного экрана, потому что мы уверены, что он нам не нужен, повысит эффективность доставки вещей из космоса.

Теги: NASA

В тренде