• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  •  science >> Scienza >  >> Astronomia
    Tecniche di tessitura specializzate consentono un nuovo scudo termico per l'esplorazione planetaria

    Un disegno dei singoli componenti che compongono uno scudo termico (a sinistra) e lo scudo termico completamente assemblato con cuciture integrate incollate alla struttura sottostante (a destra). Credito:NASA

    Quando la sonda della missione Galileo è entrata nell'atmosfera gioviana nel dicembre 1995, ha sperimentato temperature due volte più calde della superficie del sole, e richiedeva scudi in carbonio fenolico per proteggere il suo carico utile a bordo dal calore intenso. Da quella missione, La NASA non ha pilotato un veicolo spaziale che richiedesse protezione da un calore così estremo. Recentemente, però, l'NRC Planetary Science Decadal Survey ha raccomandato alla NASA di considerare le missioni scientifiche in situ su Venere e Saturno come un'alta priorità nel set di missioni in competizione di New Frontiers. Per raggiungere la superficie di questi pianeti, le missioni richiederanno scudi termici in grado di resistere ad ambienti di ingresso molto estremi, ma non sono pesanti come gli scudi termici fenolici in carbonio precedentemente utilizzati.

    Per rispondere a questa esigenza, La NASA e i suoi partner industriali stanno sviluppando un modo innovativo per progettare e produrre una famiglia di materiali per sistemi di protezione termica ablativa (TPS) utilizzando la tecnologia di tessitura disponibile in commercio. Questo nuovo approccio, chiamato Heat-shield for Extreme Entry Environment Technology (HEEET), sfrutta il modo in cui la tessitura tridimensionale (3D) viene utilizzata per produrre parti di aeromobili realizzate in materiali compositi di carbonio. Per produrre materiali TPS con le proprietà desiderate, fibre di diversa composizione e densità variabile del filato sono posizionate con precisione in una struttura 3D. La tessitura tridimensionale estende la tradizionale tessitura bidimensionale (2-D) collegando il materiale intrecciato nella terza direzione, consentendo la produzione di materiali che sono più robusti per l'ambiente di ingresso rispetto ai tradizionali materiali in tessuto 2-D. I pannelli vengono quindi infusi con resine e polimerizzati per bloccare le fibre in posizione. Utilizzando la modellazione avanzata, design, e strumenti di produzione per ottimizzare la trama per migliorare le prestazioni complessive, il progetto HEEET ha prodotto una nuova famiglia di materiali TPS e li ha testati per un'ampia varietà di condizioni di ingresso.

    A seconda del progetto della missione, il flusso di calore di picco durante l'ingresso può raggiungere circa 10, 000 W/cm 2 sia per Venere che per Saturno, e la pressione di picco può variare fino a circa 1, 000 kPa. HEEET è attualmente progettato per resistere a queste condizioni e allo stesso tempo fornire un'efficienza di massa di gran lunga superiore a quella del materiale fenolico di carbonio utilizzato per il TPS nelle missioni legacy. Oltre a fornire protezione termica, la trama 3-D aumenta anche la robustezza meccanica del materiale TPS.

    Uno schema di tessitura multistrato che mostra gli strati superiore e inferiore ad alta densità con uno strato di media densità con una diversa composizione del filato. Credito:NASA

    Il team HEEET sta attualmente supportando diverse proposte di New Frontier in previsione di un annuncio di opportunità di New Frontiers alla fine del 2016. I piani prevedono che il progetto HEEET maturi e fornisca tecnologia per l'infusione in missioni selezionate molto prima del Punto di decisione chiave B:la decisione porta che porta al periodo del ciclo di vita della missione in cui un progetto inizia la progettazione preliminare e completa lo sviluppo della tecnologia richiesta. Nel 2015, Le pietre miliari di HEEET includevano la dimostrazione della capacità di formare e resinare una piastrella HEEET di superficie rappresentativa, il cappuccio sferico del naso. Inoltre, il progetto ha completato con successo una serie di test del getto d'arco per supportare lo sviluppo del modello di risposta del materiale ea sostegno della progettazione della giuntura. Questo test ha permesso al progetto di perfezionare il suo modello di risposta del materiale a supporto del dimensionamento TPS e di restringere lo spazio commerciale della progettazione della giunzione.

    Test del materiale HEEET presso l'Ames Arc Jet Complex della NASA nell'impianto di riscaldamento di interazione. Credito:NASA




    © Scienza https://it.scienceaq.com