Το Artemis 2 θα δοκιμάσει νέο σχέδιο επανεισόδου μετά από ρήξεις θερμικής ασπίδας

Έντουαρντς, Καλιφόρνια- Οι αστροναύτες του Artemis 2 θα επιστρέψουν από το διάστημα την Παρασκευή ταξίδι στο φεγγάρι. Όταν το κάνουν, θα χτυπήσουν την ατμόσφαιρα της Γης με ταχύτητα μεγαλύτερη από 32 φορές την ταχύτητα του ήχου και θα χρησιμοποιήσουν τεχνολογία επανεισόδου που δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί σε σενάρια πραγματικού κόσμου.

Το 2022, η NASA εκτόξευσε τη μη επανδρωμένη δοκιμαστική αποστολή Artemis 1 στο φεγγάρι. Η θερμική ασπίδα της κάψουλας υπέστη απροσδόκητη ζημιά καθώς περνούσε από την ατμόσφαιρα της Γης κατά την επιστροφή της, ωθώντας τους επιστήμονες της NASA να επανεξετάσουν τα μέτρα που χρειάζονται για να διασφαλιστεί η ασφάλεια των επιστρεφόμενων αστροναυτών Artemis 2.

Έχει γίνει πολλή προετοιμασία για την προετοιμασία για αυτήν τη στιγμή, αλλά η πραγματικότητα είναι ότι οι επιστήμονες δεν θα γνωρίζουν με βεβαιότητα πώς θα λειτουργήσει η θερμική ασπίδα μέχρι να τη δοκιμάσουν κατά τη διάρκεια μιας πραγματικής επανεισόδου.

Γι’ αυτό μια ομάδα επιστημόνων της NASA και του Υπουργείου Άμυνας και πιλότων δοκιμών είναι έτοιμη να συλλέξει λεπτομερή δεδομένα για το πώς συμπεριφέρεται η θερμική ασπίδα της κάψουλας καθώς διασχίζει τον ουρανό, μετατρέποντας την ατμόσφαιρα γύρω της σε μια φωτεινή βολίδα περίπου κατά το ήμισυ τόσο ζεστή από την επιφάνεια του ήλιου πριν εκτοξευθεί στις ακτές του Σαν Ντιέγκο.

Οι δοκιμαστικοί πιλότοι που σταθμεύουν σε μια στρατιωτική βάση της Νότιας Καλιφόρνια θα κυνηγήσουν εκ περιτροπής την κάψουλα σε ένα σύνθετο ρελέ υψηλής ταχύτητας: πρώτα ένα επιχειρησιακό τζετ της NASA, μετά ένα αναγνωριστικό αεροσκάφος του Πολεμικού Ναυτικού, μετά ένα άλλο αεροσκάφος της NASA και τέλος ένα αεροσκάφος έρευνας καιρού της NASA. Τα πληρώματα εδάφους θα παρακολουθούν την κάψουλα Artemis 2 και θα στείλουν στους δοκιμαστικούς πιλότους ακριβείς ταχύτητες και συντεταγμένες για να παρακολουθήσουν τη βολίδα στον ουρανό. Εν τω μεταξύ, ερευνητές στο πίσω μέρος του αεροπλάνου θα παρακολουθούν την κάψουλα με τηλεσκόπια και αισθητήρες.

«Πρόκειται για συναρπαστική δουλειά, που περνάει πολλές φορές τη βελόνα», είπε ο Robert Navarro, διευθυντής έργου στο Armstrong Flight Research Center της NASA στο Edwards της Καλιφόρνια, το οποίο είναι υπεύθυνο για το κρίσιμο τρίτο μέρος του ρελέ. “Πρέπει να είναι ακριβές λόγω του μικρού χρόνου που έχουν για να συλλέξουν τα δεδομένα. Πρέπει να είναι απολύτως ακριβή.”

Μετά το splashdown, μια ξεχωριστή ομάδα στο Armstrong Flight Research Center θα συλλέξει έναν ενισχυμένο αισθητήρα τοποθετημένο στο εξωτερικό της κάψουλας που έχει σχεδιαστεί για να μελετά από κοντά τη θερμική ασπίδα.

«Είμαι πραγματικά ενθουσιασμένη που η ομάδα μου θα είναι μέρος μιας τόσο σημαντικής αποστολής», δήλωσε η Patty Ortiz, αναπληρώτρια υπεύθυνη προγράμματος για το πρόγραμμα Capsule Sensor Program του κέντρου. «Έχοντας δουλέψει πάνω σε αυτό από το 2019, αυτή είναι σίγουρα μια στιγμή πλήρους κύκλου για μένα».

Για δεκαετίες, το κέντρο ωθεί τα όρια της ανθρώπινης πτήσης, συλλέγοντας τεράστιες ποσότητες δεδομένων στη διαδικασία.

«Θεωρούμε τα αεροπλάνα μας ως ιπτάμενα εργαστήρια—θα κάνουμε πράγματα που ίσως δεν έχουν ξαναγίνει», είπε ο Μπραντ Φλικ. Αποσύρθηκε ως διευθυντής του κέντρου στις 20 Μαρτίου μετά από σχεδόν τέσσερις δεκαετίες στο ερευνητικό ίδρυμα.

Στη δεκαετία του 1960, οι μηχανικοί του Flight Research Center βοήθησαν στο σχεδιασμό και τη δοκιμή μοντέλων του σεληνιακού προσεδάφισης Apollo, το οποίο χρησιμοποίησε ο Neil Armstrong για πρακτική προσγείωση στη Γη πριν πετάξει στο φεγγάρι. (Το κέντρο ονομάστηκε αργότερα από αυτόν, τον πρώτο άνθρωπο που περπάτησε στη σεληνιακή επιφάνεια.)

Το κέντρο προετοιμάζεται να μελετήσει την επανεισαγωγή του Artemis 2 εδώ και χρόνια, αλλά η εργασία απέκτησε πρόσθετη σημασία αφού η NASA ανακάλυψε προβλήματα με τη θερμική ασπίδα μετά τη δοκιμαστική αποστολή Artemis 1.

Η NASA καθοδήγησε την κάψουλα Artemis 1 πρώτα μέσα από την ατμόσφαιρα της Γης και στη συνέχεια αναπήδησε για λίγο πίσω στο διάστημα πριν ολοκληρώσει την τελική επανείσοδό της. Αυτή η νέα προσέγγιση μειώνει τις δυνάμεις που βιώνουν οι αστροναύτες κατά την επανείσοδο και βοηθά τη NASA να ελίσσει με μεγαλύτερη ακρίβεια την κάψουλα σε ένα σημείο προσγείωσης στον Ειρηνικό Ωκεανό – ανεξάρτητα από το πότε και πού επιστρέφει από το φεγγάρι.

Η αποστολή φαινόταν να στέφθηκε με επιτυχία, αλλά όταν το πλήρωμα άρχισε να επιθεωρεί τη θερμική ασπίδα στο κάτω μέρος της μη επανδρωμένης κάψουλας μετά το splashdown, παρατήρησε ένα πρόβλημα.

Η θερμική ασπίδα έχει σχεδιαστεί για να διαβρώνεται αργά (ή να “αποκόπτεται”, στην γλώσσα της NASA) κατά την επανείσοδο για να διατηρείται το περιβάλλον μέσα στην κάψουλα κατοικήσιμο, ενώ ο αέρας σε απόσταση λίγων ιντσών μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασίες σχεδόν 5.000 βαθμών Φαρενάιτ: Το εξωτερικό στρώμα της θερμικής ασπίδας συνήθως θερμαίνεται και στη συνέχεια απορρίπτεται με τη μορφή νιφάδας από τη θερμότητα. στην ατμόσφαιρα που περιβάλλει την κάψουλα.

Το πρόβλημα με το Artemis 1 είναι ότι η νέα μέθοδος επανεισόδου που προσπαθεί η NASA φαίνεται να διαταράσσει αυτή τη διαδικασία αφαίρεσης.

Επειδή το Artemis 1 επιστρέφει στο διάστημα μεταξύ της πρώτης ατμοσφαιρικής του εισόδου και της τελικής επανεισόδου, έχει μια σύντομη ανάπαυλα από τη θερμική έκθεσή του – που σημαίνει ότι το καυτό εσωτερικό της θερμικής ασπίδας παράγει συνεχώς αέρια, αλλά το εξωτερικό δεν αποβάλλει πλέον υλικό αρκετά γρήγορα ώστε να επιτρέψει σε αυτά τα αέρια να διαφύγουν. Η πίεση αυξάνεται σταδιακά, προκαλώντας τη ρήξη της θερμικής ασπίδας και τελικά προκαλεί την αποκοπή μεγαλύτερων τεμαχίων κατά την ενδεχόμενη επανείσοδο.

Οι επιστήμονες της NASA διαπίστωσαν ότι το πλήρωμα θα είχε επιζήσει αν επέβαιναν στο πλοίο, αλλά δεν ήθελαν να θέσουν τους αστροναύτες του Artemis 2 σε περιττό κίνδυνο.

Αυτό αφήνει δύο επιλογές: Πρώτον, αντικαταστήστε τη θερμική ασπίδα Artemis 2 που έχει ήδη κατασκευαστεί με μια νέα σχεδίαση υπό ανάπτυξη που μπορεί να χειριστεί τη διαδρομή επανεισόδου που επιχειρεί η Artemis 1. Δεύτερον, αλλάξτε τη διαδρομή επανεισόδου για να παραλείψετε την πρώτη είσοδο στην ατμόσφαιρα και να προχωρήσετε κατευθείαν για να εξαλείψετε τις συνθήκες που προκάλεσαν το πρόβλημα εξαρχής.

Ο οργανισμός αποφάσισε τελικά ότι η αντικατάσταση της θερμικής ασπίδας Artemis II θα ήταν πολύ υλικοτεχνική δυσκίνητη και επέλεξε την τελευταία, απλούστερη προσέγγιση. Την Παρασκευή, οι αστροναύτες της NASA θα δοκιμάσουν αυτήν την απόφαση. Οι επιστήμονες στο Κέντρο Έρευνας Πτήσεων Άρμστρονγκ ήταν δίπλα και παρακολουθούσαν.