ناسا فناوری‌های سپر حرارتی نسل بعدی را به نمایش می‌گذارد

4 دقیقه مطالعه

آماده سازی برای شبیه سازی های بعدی Moonwalk در حال انجام (و زیر آب)

یک کپسول KREPE-3 در 7 اکتبر در داخل فضاپیمای باری Northrup Grumman Cygnus XL 24 شناور است. داخل کپسول یک سپر حرارتی چاپ شده سه بعدی است که توسط محققان مرکز فضایی جانسون ناسا در هیوستون طراحی شده است.

ناسا

ناسا در حال آزمایش سپرهای حرارتی است که می تواند فضانوردان را هنگام بازگشت از ماموریت به ماه و مریخ به روشی غیرعادی ایمن نگه دارد: با بیرون آوردن زباله ها.

هنگامی که ماموریت تامین مجدد محموله نورث روپ گرومن 24 برای ناسا از ایستگاه فضایی بین المللی خارج شد، ناوگانی متشکل از 12 کپسول آزمایشی کوچک را حمل کرد که برای آزمایش نسل بعدی مواد محافظ حرارتی طراحی شده بودند که می توانند به عنوان پایه ای برای سپرهای حرارتی آینده عمل کنند.

این آزمایش که «آزمایش کاوشگر مجدد کنتاکی» (KREPE-3) نام دارد، سومین سری از مأموریت‌های کم‌هزینه و پربرخورد است که از لحظات پایانی عمر فضاپیمای باری برای جمع‌آوری داده‌های ارزشمند استفاده می‌کند.

این آزمایش با همکاری دانشگاه کنتاکی، ایالت کنتاکی، برنامه تاسیس ناسا برای تحریک تحقیقات رقابتی (EPSCoR)، چندین مرکز ناسا و سایر شرکای فدرال و تجاری انجام شده است.

دیوید برگر، مدیر برنامه EPSCoR در مقر ناسا در واشنگتن، گفت: "KREPE-3 یک نمونه عالی از اهداف برنامه EPCoR ناسا است." ما از نسل بعدی دانشمندان و مهندسان حمایت می کنیم زیرا آنها پروژه های منحصر به فردی را توسعه می دهند که به نفع آموزش آنها و اهداف ماموریت ناسا است.

زباله به گنج

قبل از اینکه فضاپیمای Cygnus XL ماموریت ایستگاه را ترک کند، فضانوردان آن را با زباله پر کردند و 12 کپسول کوچک حمل شده در داخل آن را فعال کردند. این کپسول ها که توسط دانشجویان دانشگاه کنتاکی طراحی شده اند دارای حسگرهایی هستند که دما، فشار، حرکت، میدان مغناطیسی و نور را در هنگام ورود مجدد اندازه گیری می کنند.

همانطور که وسیله نقلیه بدون ضرر در جو زمین در مسیر برنامه ریزی شده خود از هم جدا می شود، کپسول ها خارج می شوند و شروع به جمع آوری داده ها در مورد نحوه عملکرد هر مجموعه از مواد سپر حرارتی آزمایشی می کنند. سیگنال‌های ماهواره‌ای داده‌های زنده را به محققان منتقل می‌کنند و بینش‌هایی را در مورد اینکه چگونه سپرهای حرارتی بزرگ‌تر می‌توانند از محموله یا خدمه آینده محافظت کنند، ارائه می‌کنند.

کیت پترسون، مهندس مواد در مرکز تحقیقات ایمز ناسا در دره سیلیکون کالیفرنیا گفت: «این یک روش هوشمندانه برای به دست آوردن اطلاعات پرواز در مورد موادی است که هنوز در حال توسعه هستند. ما اساسا در حال سوار شدن بر وسیله نقلیه‌ای هستیم که در حال بازگشت به زمین است.»

نزدیک سیستم حفاظت حرارتی (TPS) (سپر حرارتی) تولید شده توسط ایمز برای آزمایش کاوشگر ورودی مجدد کنتاکی (KREPE) در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی پیشرفته حسگرها و TPS (آزمایشگاه‌های STAR) N242.

ناسا/براندون تورس-ناوارته

گرم کردن نوآوری

این کپسول ها دارای انواع اجزای محافظ حرارتی از جمله فناوری اثبات شده مانند مواد کاشی و سرامیک مورد استفاده در شاتل فضایی هستند. سایرین گزینه های جدیدی را آزمایش خواهند کرد، مانند یک سپر حرارتی چاپ سه بعدی از پروژه ساخت افزودنی سیستم های حفاظت حرارتی که در آزمایشگاه ملی جانسون و اوک ریج ناسا توسعه یافته است.

محققان ناسا ایمز در حال کمک به مواد متعددی در KREPE-3 هستند، از جمله دو کپسول که نسل بعدی پوشش‌های محافظی را که به نام مواد مهندسی شده برای ورود مجدد با استفاده از عملیات سوزن‌زنی نوآورانه (MERINO) شناخته می‌شوند، پرواز خواهند کرد. این مواد که از لایه‌هایی از الیاف کربن و فنولیک به هم دوخته شده‌اند مانند نمد ساخته شده‌اند، انعطاف‌پذیرتر، تولید سریع‌تر و ارزان‌تر از مواد محافظ سنتی هستند و آنها را نامزدهای امیدوارکننده‌ای برای مأموریت‌های مریخ می‌کند.

به لطف جو نازک‌تر مریخ، مأموریت‌های فرود بر روی سیاره سرخ شامل بارهای گرمایی کمتری هستند و امکان محافظت سبک‌تر را فراهم می‌کنند.

کپسول سوم آن پوشش های محافظ را با عناصر دیگر ترکیب می کند. آزمایش مافوق صوت مخروطی ابزار دقیق کنتاکی از شکل مخروطی دوگانه استفاده می کند. این یک نوک تنگستن متصل به یک مخروط لایه‌ای با کربن و الیاف پلاستیکی مقاوم در برابر شنوایی و یک مخروط پشتی پیچیده شده در MERINO را ترکیب می‌کند. این طراحی منحصربه‌فرد مدل‌های رایانه‌ای را در برابر داده‌های دنیای واقعی تأیید می‌کند.

کپسول دیگری شبیه پوسته هوایی محافظ است که از ماموریت آتی ناسا، Dragonfly، در هنگام رسیدن به قمر زحل، تیتان، محافظت می کند و پایداری دینامیکی طرح را آزمایش می کند. این ماده از ابلاتور کربن آغشته به فنولیک پوشانده شده است، ماده ای که در NASA Ames ساخته شده است که کاربردهایی برای وسایل نقلیه تجاری دارد و در ماموریت های Stardust، Mars Science Laboratory و Mars 2020 ناسا پرواز می کند.

یک کپسول یک سپر حرارتی قابل گسترش به نام فناوری ورود و قرارگیری قابل استقرار سازگار را آزمایش می کند که به شکل یک چتر برای افزایش سطح و فرود آهسته است. در مقیاس کامل، طراحی ورودی قابل استقرار سازگار می تواند تا شود، و آن را برای استقرار محموله هایی که بزرگتر از موشک هایی هستند که آنها را به پرواز می فرستند ایده آل می کند.

در حالی که برخی از کپسول‌ها در حال آزمایش مواد جدید برای حمل ماموریت‌ها به مریخ هستند، برخی دیگر در حال آزمایش اشکال و طرح‌های جدیدی هستند که به تحقیق و درک بیشتر مدل‌سازی کامپیوتری و طراحی حسگرها کمک می‌کند - فناوری‌هایی که می‌توانند درها را به روی نسل دیگری از نوآوری‌های طراحی مجدد باز کنند.

کپسول‌های اضافی که توسط شرکای داخلی و بین‌المللی تولید شده‌اند، انواع مختلفی از مواد شناخته شده و جدید را آزمایش خواهند کرد، از جمله یک حسگر شار حرارتی که در دانشگاه اشتوتگارت در آلمان ساخته شده است، که به محققان کمک می‌کند تا چگونگی حرکت گرما در سطح را در هنگام ورود مجدد اندازه‌گیری کنند.

پیترسون گفت: «ما در حال جابجایی مرزهای کاری هستیم که سپرهای حرارتی می توانند انجام دهند. "و ما آنها را به روشی سریع، مقرون به صرفه و فوق العاده موثر آزمایش می کنیم."

به اشتراک بگذارید

جزئیات

آخرین به روز رسانی

9 اکتبر 2026

شرایط مرتبط

مرکز تحقیقات ایمز

EPCoR

ژنرال

ایستگاه فضایی بین المللی (ISS)

مرکز فضایی جانسون

کاوش بیشتر

2 دقیقه مطالعه

ماموریت SSPICY ناسا برای نشان دادن فناوری های بازرسی در فضا

مقاله 22 ساعت پیش

4 دقیقه مطالعه

بررسی اجمالی سی و پنجمین ماموریت تدارکاتی تجاری SpaceX ناسا

ناسا و اسپیس ایکس زودتر از روز سه‌شنبه، ۱۳ اکتبر، برای آغاز تحقیقات علمی، منابع و…

مقاله 2 روز پیش

3 دقیقه مطالعه

ماه مانند ماداگاسکار

یک عدسی روشن از آنورتوزیت، نوعی سنگ رایج در سطح ماه، در گهواره قرار دارد…

مقاله 5 روز پیش

به کاوش ادامه دهید

موضوعات بیشتر از ناسا را کشف کنید

ایستگاه فضایی بین المللی

ایجاد برنامه برای تحریک تحقیقات رقابتی

مرکز تحقیقات ایمز

ماموریت های تدارکات تجاری