Ο διογκούμενος επιταχυντής θα ανασύρει ένα γύρο στον δορυφόρο JPSS-2

Μια τεχνολογία φουσκωτού επιβραδυντή που θα μπορούσε κάποια μέρα να βοηθήσει τους ανθρώπους να προσγειωθούν στον Άρη θα πετάξει στον ίδιο πυραύλο Atlas V με τον δορυφόρο JPSS-2. 

Οι σεληνιακοί επιθεωρητές του Απόλλωνα πυροβόλησαν ρετρό ρουκέτες για να προσγειώσουν τους ανθρώπους στη Σελήνη. Το διαστημικό λεωφορείο στηρίχθηκε στη μεταφορά από την ατμόσφαιρα για να δράσει σαν φρένο κατά την επανένταξή του στη Γη. Όμως, οι πυραύλοι εκτόξευσης απαιτούν μεγάλη ποσότητα καυσίμων. Και η ατμόσφαιρα του Άρη, που είναι περίπου 100 φορές πιο λεπτή από τη δική μας, είναι πολύ λεπτή για να παράγει αρκετή αντίσταση ώστε να επιβραδύνει ένα διαστημόπλοιο όσο πιο εύκολα μπορούμε στη Γη. 

Ο Curiosity Rover των 2.000 λιβρών, ο οποίος προσγειώθηκε στον Άρη το 2012, είναι το μεγαλύτερο πράγμα που έχουμε στείλει στον Κόκκινο Πλανήτη και κοντά στο όριο βάρους για την υπάρχουσα τεχνολογία επιβράδυνσης. 

«Αυτή τη στιγμή, οι ασπίδες θερμότητας είναι άκαμπτες και το μέγιστο μέγεθος περιορίζεται από το μέγεθος του οχήματος εκτόξευσης», δήλωσε ο Barry Bryant, διευθυντής έργου για τη δοκιμή πτήσης σε χαμηλό επίπεδο τροχιάς ενός φουσκωτού επιταχυντή ή LOFTID, στο Langley Research της NASA Κέντρο.  

Η παράδοση των ανθρώπων και του φορτίου τους στον Άρη θα απαιτήσει πολύ μεγαλύτερο ωφέλιμο φορτίο. Οι άνθρωποι χρειάζονται πολλά τρόφιμα, νερό, αέρα, μόνωση, προστασία από την ακτινοβολία και συστήματα υποστήριξης ζωής – οι δρομείς δεν το κάνουν.

«Για να μεταφέρουμε ανθρώπους στον Άρη, πρέπει να παραδώσουμε ένα μικρό σπίτι», δήλωσε ο Neil Cheatwood, ανώτερος μηχανικός για πλανητική είσοδο, κάθοδο και προσγείωση στο ερευνητικό κέντρο Langley της NASA. «Χρειάζεστε ένα αεροσέλιδο πολύ μεγαλύτερο από ότι μπορείτε να χωρέσετε μέσα σε ένα πυραύλο».  

Αλλά προκειμένου να παραδοθεί το ωφέλιμο φορτίο μια μέρα, οι μηχανικοί πρέπει πρώτα να αποδείξουν ότι ο επιβραδυντής μπορεί να επιβιώσει από την απίστευτη θερμότητα και την ταχύτητα επανεισόδου. 

Εισάγετε τη συνεργασία LOFTID μεταξύ της Διεύθυνσης αποστολής διαστημικών τεχνολογιών της NASA και της United Launch Alliance. Είναι το τελευταίο βήμα σε ένα είδος τεχνολογίας γνωστό ως υπερηχητικό φουσκωτό αεροδυναμικό επιταχυντή.  

Η δοκιμή πτήσης με χαμηλή πτήση σε τροχιά ενός φουσκωτού επιταχυντή, ή LOFTID, είναι η επόμενη πτήση της τεχνολογίας HIAD (φουσκωτές θερμικές ασπίδες). Η HIAD βρίσκεται στην αιχμή των ακτίνων θερμότητας και οι ερευνητές της NASA Langley εξέτασαν πρόσφατα το LOFTID HIAD με τη διεξαγωγή δοκιμής εκτόξευσης για τη μέτρηση της πρόσληψης αερίου.
Πιστώσεις: NASA

Το LOFTID θα πετάξει ως ποδηλατόδρομος με τον πολικό-δορυφορικό δορυφόρο JPSS-2 τον Μάρτιο του 2022. 

Αυτή η πτήση δεν θα φέρει ωφέλιμο φορτίο, αλλά θα δοκιμάσει την ικανότητα του οχήματος να επιβιώσει από την είσοδο στη Γη από το διάστημα, να παράγει την επιθυμητή ατμοσφαιρική οπισθέλκουσα και, δήλωσε ο Cheatwood, «επιδεικνύει επαρκή αεροδυναμική σταθερότητα για να μας κρατήσει προς τα εμπρός και όχι μόνο . »  

Το JPSS-2, που θα μετονομαστεί σε NOAA-21 μετά την είσοδο σε τροχιά, αποτελεί συνέχεια της σειράς δορυφόρων Polar Satellite System, η οποία παρέχει δεδομένα που ενημερώνουν τις προβλέψεις των επτά ημερών και τα ακραία καιρικά φαινόμενα. Τα όργανα από τους δορυφόρους JPSS μας λένε επίσης για τις πυρκαγιές, τα ηφαίστεια, το ατμοσφαιρικό όζον, την απώλεια πάγου και την υγεία των ωκεανών. 

«Η αποστολή JPSS-2 επικεντρώνεται κυριολεκτικά στη Γη», δήλωσε ο Greg Mandt, διευθυντής του προγράμματος JPSS. «Η σκέψη ότι θα μπορούσαμε να μοιραστούμε κάποια από την πλεονάζουσα χωρητικότητα από το όχημα εκτόξευσης Atlas για να δοκιμάσουμε τεχνολογίες που θα υποστηρίξουν την ανθρώπινη εξερεύνηση του Άρη είναι ένα τεράστιο επίδομα».

LOFTID aeroshell και ωφέλιμο φορτίο
Απεικόνιση καλλιτέχνη του αερόσακου LOFTID και ωφέλιμου φορτίου. Για αυτό το πείραμα πτήσης, το ωφέλιμο φορτίο αποτελείται από το σύστημα φουσκώματος (μεγάλες πράσινες δεξαμενές), τα όργανα σε όλη την εύκαμπτη θωράκιση θερμότητας και τη φουσκωτή δομή, τη διαχείριση δεδομένων, τον εσωτερικό καταγραφέα δεδομένων, τον καταγραφέα δεδομένων και το αλεξίπτωτο.
Πιστωτικές μονάδες: Κέντρο έρευνας Langley της NASA

Το LOFTID θα πάρει διπλωμένο και συσκευασμένο κάτω σφιχτά κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης και στη συνέχεια φουσκώνει λίγο πριν από την επανείσοδο. Η φουσκωτή δομή είναι κατασκευασμένη από συνθετικές ίνες, πλεγμένες σε σωληνώσεις 15 φορές ισχυρότερες από το χάλυβα. Οι σωλήνες είναι περιτυλιγμένοι έτσι ώστε όταν φουσκωθούν, σχηματίζουν το σχήμα ενός αμβλύ κώνου. Το σύστημα θερμικής προστασίας που καλύπτει τη φουσκωτή κατασκευή έχει σχεδιαστεί για να επιβιώσει από τις καυτές θερμοκρασίες εισόδου και να αντέχει σε 2.900 βαθμούς Fahrenheit. Το αεροσκάφος που κατασκευάστηκε για την επίδειξη πτήσης θα φθάσει τα 20 πόδια σε διάμετρο όταν αναπτυχθεί, σχεδόν πέντε φορές το μέγεθος του όταν στοιβάζεται και το μήκος ενός μίνι σχολικού λεωφορείου. Οι μηχανικοί πιστεύουν ότι μπορεί να κλιμακωθεί για να φιλοξενήσει μεγάλα ωφέλιμα φορτία.  

«Αν κοιτάξετε αυτοκίνητα αποδοτικά καυσίμων, είναι εξορθολογισμένα για να ελαχιστοποιήσουν την οπισθέλκουσα», δήλωσε ο Cheatwood, ο οποίος είναι επίσης ο κύριος ερευνητής του LOFTID. «Μέρος της αποδοτικότητάς τους προέρχεται από χαμηλή μάζα, και μέρος είναι το αεροδυναμικό σχήμα. Ψάχνουμε το αντίθετο. Θέλουμε να μεγιστοποιήσουμε την αντίσταση. «

Μετά την παράδοση του δορυφόρου JPSS-2 στην τροχιά του, ο Κένταυρος, το δεύτερο στάδιο του πυραύλου, θα πραγματοποιήσει έναν χειραφετημό σε χαμηλότερη τροχιά. Ο Κένταυρος θα κατευθύνει το όχημα LOFTID προς το επιθυμητό σημείο εισόδου του στην ατμόσφαιρα και θα επιτρέψει στο αεροσκάφος να φουσκώσει. Ο Κένταυρος τότε θα περιστρέψει το όχημα για να του δώσει γυροσκοπική σταθερότητα, θα το βγάλει και στη συνέχεια θα εκτελέσει έναν ελιγμό εκτροπής. Καθώς το LOFTID επανεισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης, θα επιβραδυνθεί από υπερηχητικές σε υποηχητικές ταχύτητες, θα αναπτύξει ένα αλεξίπτωτο και στη συνέχεια θα προσγειωθεί, πιθανότατα στον Ειρηνικό Ωκεανό κοντά στη Χαβάη. Αναμένεται να φτάσει ταχύτητες τόσο γρήγορα όσο 5 μίλια ανά δευτερόλεπτο.  

Η είσοδος των ανθρώπων στην επιφάνεια του Άρη είναι μια από τις πολλές πιθανές εφαρμογές για το LOFTID. Η United Launch Alliance ενδιαφέρεται για τις δυνατότητές της να ανακτήσει τους ενισχυτικούς κινητήρες μετά την εκτόξευση. Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάσυρση εξοπλισμού από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ή για την επιστροφή υλικών όπως τα καλώδια οπτικών ινών που κατασκευάζονται στο διάστημα.

«Η ULA είναι ενθουσιασμένη να συνεργαστεί με την NOAA και τη NASA για να επιδείξει αυτή την κρίσιμη τεχνολογία», δήλωσε ο Michael Holguin, ανώτερος υπεύθυνος προγράμματος για την αποστολή LOFTID για την United Launch Alliance. «Όχι μόνο για την ανάκτηση των κινητήρων για την επαναχρησιμοποίηση του προγράμματος Vulcan Centaur, αλλά και για ολόκληρο το διαστημικό πρόγραμμα, την επανεισδοχή των διαστημικών οχημάτων στη Γη καθώς και σε άλλα πλανητικά σώματα». 

Φωτογραφία πανό: Οι μηχανικοί προετοιμάζονται για την εγκατάσταση της εύκαμπτης θωράκισης θέρμανσης στη φουσκωτή κατασκευή. Η θέα είναι από το κάτω μέρος, η θωράκιση είναι στην κορυφή. Τα χρυσά ιμάντα που κρέμονται από τα μαύρα τρίγωνα θα προσαρτηθούν στη φουσκωτή δομή και θα τεντωθούν.

Πηγή: NASA