Orion uzay aracının ısı kalkanı malzemesinin bir örneği, 19 Nisan 2021’de NASA’nın Kaliforniya’nın Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’ndeki Lazerle Güçlendirilmiş Ark Jet Tesisinde test ediliyor. Orion’un termal koruma malzemeleri, aşırı derecede sıcak olan 1.000’den fazla ark püskürtme testinden geçti. ve hızlı hareket eden gazlar, test malzemesinin üzerinden geçerek, bir uzay aracının atmosfere girerken yaşadığı ısınmaya yaklaştı. Test sonuçları, Artemis I görevi için ısı kalkanının onaylanmasına yardımcı oldu. Kredi: NASA/Ames Araştırma Merkezi
Artemis I, 16 Kasım Çarşamba günü fırlatıldığında, NASA‘in yeni mega Ay roketi, Orion uzay aracını – şimdilik mürettebatsız – ilk kez yörüngeye taşıdı ve yeni bir ay keşif dönemi başladı. NASA ve dünya için büyük bir an. Yine de çalışmaları bir sonraki önemli adımda – Orion’u sağ salim eve getirmek – test edilecek olan insanlardan biri hiç gergin değil.
Jeremy Vander Kam, Orion uzay aracının Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’ndeki termal koruma sisteminin (TPS) sistem müdür yardımcısı. Orion’u uzay aracının eve dönerken karşılaşacağı aşırı yüksek sıcaklıklardan koruyacak ısı kalkanını ve termal karoları geliştiren ekibe liderlik ediyor.
Vander Kam, “Orion, Dünya atmosferinde erimiş lavdan iki kat daha yüksek sıcaklıklarda parlayarak gelecek” dedi. “Ancak her şey, harika çalışacak bir termal koruma sistemine işaret ediyor ve başarılı bir eve dönüş, ısı kalkanının Dünya’ya dönen astronotları korumaya hazır olduğunu doğrulamaya yardımcı olacak.”
Bu büyük bir sorumluluk ama Vander Kam için bu an sinir bozucu değil. Büyük günün sonunda geldiği için heyecanlı.
Orion ısı kalkanı, Dünya atmosferinden yeniden giriş sırasında mürettebatını korumak için ablatif malzeme Avcoat’tan karolar kullanır. Bir ablatör kontrollü bir şekilde yanarak ısıyı uzay aracından uzağa aktarır. Orion’un ısı kalkanı, dönüşü sırasında yaklaşık 5.000 Fahrenheit derece – Güneş’in yaklaşık yarısı kadar sıcak – yaşayacak. Kredi bilgileri: NASA/Isaac Watson
Bin Test Güçlü
Ay’ın ötesine, Dünya’dan yaklaşık 270.000 mil uzakta seyahat ettikten sonra, kapsül saatte 25.000 mil hıza ulaşacak. Dünya atmosferine çarparak geçerken, sürtünme bu hızı birkaç dakika içinde saatte sadece 300 mile düşürecek. Sonuç ısıdır – ve birçoğu.
Apollo mürettebat modülünün ısı kalkanı, ısıyı yenmek için Avcoat adlı bir malzemeye dayanıyordu. Bu bir ablatör, yani yeniden giriş sırasında kontrollü bir şekilde yanarak ısıyı uzay aracından uzaklaştırıyor. Orion ısı kalkanının dış yüzeyini kaplamak için sadece bir ila üç inç kalınlığında yeni bir Avcoat fayans sistemi kullanıldı. 5.000 derece arasındaki farkı yaratacak olan budur fahrenhayt ön tarafta ve ısı kalkanının arka tarafında sadece 200 derece.
Orion’un belirli yerlerinde ikinci bir ablatör malzeme de kullanıldı. Ames tarafından icat edilen 3 Boyutlu Çok İşlevli Ablatif Termal Koruma Sistemi (3DMAT), reçine içinde kuartz dokuma ipliklerinden yapılmıştır. Avcoat’tan daha güçlüdür ve uzay aracı boyunca bağlantı noktalarını güçlendirmek için dahil edilmiştir.
Vander Kam’ın sisteme olan güveni kısmen kapsamlı test yapmak termal koruma malzemeleri. İnanılmaz derecede sıcak, hızlı hareket eden gazların atmosferik giriş koşullarını taklit ettiği Ames’teki ark jet tesislerinde, TPS ekibi 1.000’den fazla test gerçekleştirdi.
Orion uzay aracının ısı kalkanı malzemesinin bir örneği, 19 Nisan 2021’de NASA’nın Kaliforniya’nın Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’ndeki Lazerle Güçlendirilmiş Ark Jet Tesisinde test ediliyor. Radyant ve konvektif olmak üzere iki ısıtma biçimini birleştiren ortam, uzay aracı Ay’dan döndükten sonra Dünya atmosferine girerken yaşayacak. Bu klipte sadece konvektif ısıtma uygulanmaktadır. Test sonuçları, Artemis görevleri için ısı kalkanının onaylanmasına yardımcı oldu. Kredi: NASA/Ames Araştırma Merkezi
Veri Açısından Zengin Bir Getiri
Orion’un 11 Aralık Pazar günü yeniden girişi, TPS ekibinin çalışmalarının nihai testini sunacak. Vander Kam, Pasifik Okyanusu’na düştüğünde uzay aracının kurtarılmasına katılmak için San Diego kıyılarında bir ABD Donanması gemisinde bekliyor olacak.
Artemis I’in birincil hedefi, astronotlarla uçuşlarda kullanılmak üzere Orion ısı kalkanını onaylamaktır. Bu karar için gereken bazı veriler, Avcoat malzemesine gömülü sensörlerden gelecektir. Ames yapımı aletler, ısı kalkanının deneyimlediği sıcaklıkları ölçerken, basınç ve radyasyon sensörleri NASA’nın Hampton, Virginia’daki Langley Araştırma Merkezi ve ajansın Houston’daki Johnson Uzay Merkezi tarafından sağlandı.
Artemis I görevinin ardından Ames ekibi, malzemenin nasıl kesildiğini analiz etmek için yanmış Avcoat karolarından da örnekler toplayacak.
Vander Kam, Orion’un uçuş verilerinden çok şey öğrenmeyi umuyor, bu da kesinlik bilgisayar simülasyonlarından Bunlar, kısmen, kapsülün fırlatma ve yeniden giriş koşullarını tahmin etmek için Ames’teki meslektaşları tarafından oluşturuldu.
ABD Donanması dalgıçları, 1 Kasım 2018’de Orion kapsülünün test versiyonunu Pasifik Okyanusu’nun açık sularından kurtarmak için NASA ile yapılan bir tatbikata katıldılar. Orion, USS John adlı yakındaki geminin kuyu güvertesine çekildi. P. Murtha. Bu görünümde iki büyük, turuncu model dikme çantası var, ancak Orion gerçekten aşağı sıçradığında, beş tane olacak. Kredi bilgileri: NASA/Tony Gray
Tüm bu bilgiler birlikte, gelecekteki Artemis görevlerinde ısı kalkanı tasarımını doğrulamak ve yakın gelecekte Artemis II’nin insanları Ay’a taşımak için “sertifikalı” mürettebat ilan etmek için kullanılabilir.
Gelecekteki Artemis görevlerinde NASA, Ay’a ilk kadını ve ilk siyahi insanı indirecek – Vander Kam’ın desteklemekten gurur duyduğu bir hedef.
Bu, insanlık için ulaşılması gereken büyük bir kilometre taşıdır” dedi. “Hepimize daha büyük bir birlik için çabalamamız gerektiğini hatırlatmanın önemli olduğunu düşünüyorum.”
Su sıçramasını bekleyen Vander Kam, Orion’un ses hızından daha hızlı hareket ederken yapması gereken ses patlamalarını dinlemekten heyecan duyuyor: Kapsülün yeniden girişiyle her şeyin yolunda olduğuna dair ilk ipucu.
Ardından paraşütler dışarı çıkacak ve ekibinin çalışmaları sayesinde uzay aracının okyanus yüzeyine süzülmesini izleyecek.
“Bunca yılı aynı insanlarla geçirmiş olmak gerçekten harika,” dedi. “Ekibimle böyle bir başarıya ulaşmak inanılmaz. Duygusal olmayı bekliyorum!”
Kesinlikle yalnız olmayacak.