Докато Artemis II се отправя обратно към Земята, екипажът залага живота си на топлинния щит

Когато капсулата на екипажа Artemis II Orion се завърне на Земята в петък след полет към Луната, тя ще удари забележимата атмосфера на към 75 благи над Тихия океан с невероятните 24 000 mph - задоволително бързо, с цел да лети от Лос Анджелис до Ню Йорк за към 6 минути.  

В рамките на секунди температурите в неговия топлинен щит с широчина 16,5 фута ще се повишат до към 5000 градуса – на половина по-горещи от забележимата повърхнина на слънцето – до момента в който корабът бързо се забавя в електрически заредена огнена топка от атмосферно търкане. 

Четиримата астронавти на борда — пълководец Рийд Уайзман, Виктор Глоувър, Кристина Кох и канадският астронавт Джереми Хансен — разчитат на топлинния щит да ги пази в сигурност, в удобна среда, по целия път през пиковата зона на нагряване до слизане с парашут в Тихия океан край крайбрежията на Калифорния. 

„ Имаме огромно доверие в системата, в топлинния щит и парашутите и системите за възобновяване, които сме събрали “, сподели в четвъртък Амит Кшатрия, асоцииран админ на НАСА. „ Инженерството го поддържа, данните от полета на Artemis I го поддържат. Всичките ни наземни проби го поддържат, нашият разбор го поддържа и на следващия ден екипажът ще заложи живота си зад тази убеденост. “

Екипажът и мениджърите на задачата са уверени, споделят те, макар огромните проблеми с топлинния щит, който беше употребен по време на непилотирания тестов полет на Artemis I през 2022 година, когато материалът Avcoat, съставляващ щитът разви пукнатини под повърхността и газови джобове, които издухаха части от външния " овъглен " пласт на защитната преграда. 

Въз основа на съвсем две години проби и разбори, инженерите бяха сюрпризирани да открият, че повредата най-вероятно е породена от неналичието на пропускливост на материала Avcoat по време на характерна фаза на повторното влизане, когато щитът изпитваше по-ниски външни температури, до момента в който вътрешните пластове бяха към момента извънредно високи, генерирайки газ, който не можеше да избяга.

Мениджърите на организацията взеха решение да поръчат друг дизайн на топлинния щит за Artemis надолу по течението задачи. Но топлинният щит за полета на Artemis II, еднакъв с този, употребен с Artemis I, към този момент беше конфигуриран. Замяната му с нов дизайн би забавила задачата с 18 месеца или повече. 

Вместо това мениджърите на НАСА избраха да изстрелят Artemis II „ както е “ въз основа на данни от проби и обстоен разбор, който сподели, че щитът ще работи вярно, в случай че траекторията на наново влизане бъде модифицирана, с цел да се отстраняват измененията в температурата и налягането, които способстваха за вредите, следени след полета на Artemis I. 

„ Те направиха голямо количество проучвания, доста реформаторски проучвания в някои уреди, които не бяхме употребявали преди, и те откриха първопричината “, сподели Уайзман.

„ Те направиха проби в аеродинамичен тунел и лазерни проби и проби за хиперскорости и откриха, че в случай че влезем с този повдигнат профил... че този топлинен щит ще бъде безвреден за нас да отидем летят.

" Така че мисля, че всичко това сочи в посока на положителното ", сподели той. " И мисля, че в случай че вие, като човешко създание, което се канеше да се качите на тази ракета, бяхте седели на срещите, на които седяхме и бяхте изслушали специалистите и прегледахте данните с тях, щяхте да имате същия комфорт. "

Какво се обърка с Artemis I?

По време на задачата Artemis I, Непилотираната капсула следваше планувана траектория на „ прескачане “, сходна по идея на прескачане на плосък камък през неподвижна вода, след в началото потапяне в горните пластове на атмосферата, капсулата Artemis I още веднъж прескочи назад, преди да извърши окончателното си втурване до приземяване, което оказва помощ за понижаване на скоростта на галактическия транспортен съд, като в същото време предлага на НАСА по-широк набор от варианти за приземяване при положение, че неприятното време направи целево място за кацане. Проблем.

Въпреки повредата на топлинния щит, видяна след полета, капсулата се приземи на задачата и публични лица споделиха, че в случай че на борда е имало астронавти, те не биха имали проблеми. 

НАСА разпознава повече от 100 места, където аблативният топлинен щит на Орион е липсващ. по-различно от предстоящото по време на повторното нахлуване в земната атмосфера ", написа Службата на генералния контрольор на НАСА. 

" Докато топлинният щит сполучливо отбрани модула на екипажа и неговите системи по време на задачата Artemis I, при ревизия след възобновяване на Orion, инженерите означиха непредвидени вариации във външния тип на топлинния щит Avcoat - аблативният материал, който оказва помощ за отбрана на капсулата от топлината на наново влизане.

„ По-конкретно, елементи от овъгления пласт се износиха по друг метод от плануваното от инженерите на НАСА, напукване и отчупване на галактическия транспортен съд на фрагменти, които сътвориха диря от парчета, вместо да се стопят, както е проектирано “, споделиха от офиса. „ Неочакваното държание на Avcoat основава риск топлинният щит да не отбрани задоволително системите и екипажа на капсулата от рисковата топлота при наново влизане при бъдещи задачи. “ 

Тестването разкри, че повредата е обвързвана с пропускливостта на топлинния щит или по-скоро с неналичието на такава. След първичното, относително надълбоко гмуркане в атмосферата, материалът Avcoat, съставляващ щита, не съумя да разсее вярно топлината, останала в долните му пластове по време на изскачането назад от атмосферата. 

Входното отопление е това, което прави външния овъглен пласт на Avcoat задоволително пропусклив, с цел да разреши на газа да излезе. Топлинният щит Artemis I работеше обикновено по време на първичното си втурване в атмосферата. Но когато се изкачи назад, нагряването при наново влизане отслабна и външният овъглен пласт стана доста по-малко пропусклив. 

Материалът под него беше към момента извънредно парещ, подложен на развой, прочут като пиролиза — изгаряне без О2 — и генерираше газ, който нямаше метод да излезе. Тези натрупвания в последна сметка издухаха части от външните пластове на топлинния щит.

„ Те се връщат нагоре от първото влизане, към момента са горещи, към момента отделят газ “, сподели инженер, осведомен с следствието. „ Фактът, че самият материал не е задоволително пропусклив, предизвиква натрупването на газово налягане, доста бързо, тъй като те към момента са горещи. Но овъглилият пласт е спрял. “

Външният овъглен пласт е „ единствената част от топлинния щит на Artemis I и Artemis II, която в действителност му разрешава да диша или да отделя газ. Така че откакто спре, в този момент няма механизъм в по-дълбоките елементи на топлината щит, с цел да може този газ да избяга ", сподели той.

" Така че налягането се натрупа и когато капсулата се върна надолу и стартира да се нагрява още веднъж, налягането към този момент беше там.

" Всички тези пукнатини, джобовете към този момент се бяха образували. А в този момент, дрън, дрън, дрън, пук. Avcoat стартира да се отделя по време на това второ нахлуване ", сподели инженерът. 

Модифицираната траектория на наново влизане би трябвало да реши казуса

Инженерите потвърдиха в лабораторни проби, че модифицирана траектория на пропускащо влизане - едно с в началото потапяне в горната атмосфера, последвано от по-краткотрайно нанагорнище назад - ще разреши на Avcoat да " диша " на всички места, предотвратявайки образуването на пукнатини Независимият екип за обзор се съгласи с тези изводи.

Интересното е, че инженерите на Apollo са били наясно с казуса с пропускливостта на Avcoat и надлежно са проектирали топлинните щитове на програмата Apollo, които също са употребявали траектории за наново влизане и не са имали проблеми. пропускливост. 

Във всеки случай минусът на модифицираната траектория за наново влизане за Artemis II ще понижи дистанцията, на което капсулата Orion може да лети, с цел да избегне неприятното време в плануваната зона на слизане, само че инженерите споделят, че е належащо да се поддържа пропускливостта във външния пласт и да се обезпечи добра продуктивност не е склонен, мощно критикувайки решението „ лети както е “. Той твърди, че инженерите не схващат изцяло главната причина за повредата на топлинния щит Artemis I и не могат тъкмо да предскажат по какъв начин ще работи топлинният щит Artemis II или дали променената траектория на влизане може да има непредвидени последствия.  В писмо до админа на НАСА Камарда написа, че „ историята демонстрира, че случаите се случват, когато организациите се убедят те схващат проблемите, които не схващат. "  

Подобно на Уайзман, Глоувър споделя, че се доверява на разбора на казуса с Артемида I, казвайки, че критиците " не са били на тези срещи от първия ден и не са се срещали с екипа и са ги гледали в очите и са им стискали ръцете в края на тези срещи. "

Това сподели, той добави: " Не желая да отхвърлям нещата, които са споделили. Всеки път, когато говорите за пожар, всякога, когато говорите за влизане и топлинни щитове, говорите за парашути, това са високорискови неща, които... нямат вградена приемливост към неточности. Те би трябвало да работят. “

„ И по този начин, правя оценка цялото това бутане, мушкане и тласкане, което предизвикаха “, сподели Глоувър. „ Те ни накараха да подострим моливите си и да вложим повече дължима грижа, повече зоркост в този развой. Но мисля, че го направихме. И по този начин мисля, че екипажът се усеща комфортно с помощта на този екип. "