Artemis Nesli için termal koruma malzemesi olan 3D-MAT

3 Boyutlu Çok Fonksiyonlu Ablatif Termal Koruma Sistemi (3D-MAT), NASA’nın insanlı derin uzay görevleri için inşa edilen en yeni uzay aracı Orion’un kritik bir bileşeni olarak geliştirilen bir termal koruma malzemesidir. Ay’a yapılan Artemis görevlerinin sonunda Dünya atmosferine yeniden giriş sırasında aşırı sıcaklıklara dayanırken yüksek düzeyde bir gücü koruyabiliyor.

3D-MAT, herkesin yararına olacak şekilde ayda uzun vadeli bilimsel keşiflerin temelini oluşturacak ve Mars’a yapılacak insanlı keşif gezilerine hazırlık yapacak olan NASA’nın Artemis kampanyası için vazgeçilmez bir teknoloji parçası haline geldi.

3D-MAT projesi, Orion uzay aracının ilk tasarımlarındaki teknik bir sorundan ortaya çıktı. Astronotların bulunduğu mürettebat modülü ile güç, itiş gücü, malzeme ve daha fazlasını taşıyan servis modülü arasındaki bağlantı arayüzü olan sıkıştırma yastığı, Orion’un 2014’teki ilk test uçuşu olan Keşif Uçuş Testi-1 sırasında sorunlar sergiliyordu.

NASA mühendisleri, Orion’un bu farklı bileşenlerini bir arada tutabilecek ve atmosfere yeniden girişin aşırı yüksek sıcaklıklarına dayanabilecek sıkıştırma yastığı için yeni bir malzeme bulmaları gerektiğini fark ettiler. NASA ısı kalkanı malzemeleri için 3 boyutlu örgü kullanılması araştırılmıştı, ancak sıkıştırma yastığı için yeni bir malzemeye ihtiyaç duyulduğunun keşfedilmesinden sonra geliştirme hızla arttı.

Bu, benzersiz bir üç boyutlu tasarımda kuvars iplik ve siyanat ester reçinesiyle dokunan bir malzeme olan 3D-MAT’ın geliştirilmesine yol açtı. Kullanılan kuvars iplik, çatı katınızdaki fiberglas yalıtımın daha gelişmiş bir versiyonu gibidir ve reçine aslında yüksek teknolojili bir yapıştırıcıdır. Bu kullanıma hazır havacılık ve uzay malzemeleri, güçlerini koruma ve aşırı yüksek sıcaklıklarda ısıyı dışarıda tutma yetenekleri nedeniyle seçildi.

3D-MAT, iplikleri sıkı bir şekilde birbirine paketleyen özel bir dokuma tezgahında birlikte dokunuyor ve ardından benzersiz bir basınçlı işlem kullanılarak reçine enjekte ediliyor. Sonuç olarak, sıcakken dayanıklılığı korumada son derece etkili olan ve aynı zamanda koruduğu uzay aracından gelen ısıyı yalıtan yüksek performanslı bir malzeme ortaya çıktı.

Üç yıl içinde, 3D-MAT erken aşamadaki bir konseptten iyi geliştirilmiş bir malzemeye dönüştü ve şimdi NASA’nın amiral gemisi Artemis kampanyasına entegre edildi. Başarılı Artemis I görevi sırasında Orion uzay aracının sıkıştırma yastığında 3D-MAT’ın kullanılması, malzemenin NASA’nın insanlı uzay uçuşu çabaları için önemli rolünü gösterdi.

Bu gelişme, ekibin dokuma sürecini geliştiren Bally Ribbon Mills ve reçine infüzyon prosedürünü NASA ile birlikte geliştiren San Diego Composites gibi küçük işletmelerle yaptığı işbirliği sayesinde bu kadar kısa bir süre içinde mümkün oldu.

Geliştirilmesinin arkasındaki ekip, 3D-MAT’ın başarılı Artemis uçuşu için ne kadar önemli olduğunu ve NASA’nın gelecekteki Artemis misyonları için ne kadar önemli olduğunu takdir eden prestijli bir onur olan NASA Yılın İcadı Ödülünü kazandı. Tanınan mucit ekibi arasında NASA’nın Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’nden Jay Feldman ve Ethiraj Venkatapathy, Bally Ribbon Mills’ten Curt Wilkinson ve Dynovas’tan Ken Mercer yer alıyor.

3D-MAT’ın NASA’nın ötesinde de uygulamaları var. 3D-MAT’ın sağladığı malzeme işleme yetenekleri, Formula 1 yarış arabaları için yapısal parçalar ve roket motoru gövdeleri gibi diğer ürünlerin geliştirilmesine yol açtı. 3D-MAT’in ticari havacılık araçlarında ve savunmada çeşitli potansiyel kullanımları, özelliklerine ve performansına göre değerlendirilmektedir.