Il processo di tessitura 3-D del materiale HEEET. Credito:NASA
Negli ultimi quattro anni, Il progetto Heatshield for Extreme Entry Environment Technology (HEEET) della NASA sta maturando un romanzo, tridimensionale, tecnologia woven Thermal Protection System (TPS) per le missioni scientifiche consigliata nel Planetary Science Decadal Survey. Queste missioni:sonde e lander di Venere, sonde Saturno e Urano, e missioni di ritorno campione su comete e asteroidi, richiederanno protezione dall'intenso riscaldamento atmosferico per raggiungere le loro destinazioni. Il prodotto TPS standard utilizzato dalla NASA nella sua precedente missione su Venere non è più disponibile, ma la tecnologia risultante dal progetto HEEET ha portato a una soluzione migliore.
L'architettura HEEET TPS a doppio strato è costituita da un'alta densità, strato interamente in carbonio progettato per essere esposto agli ambienti estremi di ingresso. Uno strato isolante a bassa densità, composto da misti di carbonio e filati fenolici, si trova sotto lo strato interamente in carbonio ed è progettato per limitare la temperatura del carico utile. Un intreccio da strato a strato collega meccanicamente i due strati insieme.
Poiché lo spessore degli strati può variare, l'approccio a doppio strato si traduce nella capacità di ottimizzare la massa per una data missione e fornisce una maggiore efficienza di massa rispetto agli approcci TPS tradizionali. Il materiale HEEET risultante consente una conformità, scudo termico integrato che fornisce protezione contro gli ambienti di ingresso estremi. Ad oggi, la tecnologia HEEET ha dimostrato prestazioni esemplari quando sottoposta a condizioni di test del getto d'arco di 5000 W/cm2 di flusso di calore e 5 atmosfere di pressione.
Oltre a colmare il divario tecnologico TPS, HEEET consentirà capacità di missione future estese. A causa delle proprietà intrinseche del materiale TPS storico, le missioni precedenti dovevano essere progettate per resistere a carichi gravitazionali elevati all'ingresso, limitare la strumentazione scientifica che potrebbe essere utilizzata. HEEET fornirà una soluzione efficiente e robusta, consentendo di progettare missioni con carichi di ingresso ridotti e una massa dello scudo termico inferiore del 30% - 40%.
Modello HEEET durante i test Arcjet presso il NASA Ames Research Center. Credito:NASA
Lo sforzo di sviluppo della tecnologia HEEET in corso si tradurrà in una tecnologia TRL 6 per le future missioni planetarie e di restituzione dei campioni della NASA. la tessitura, modanatura, e gli aspetti relativi all'infusione di resina della tecnologia sono stati trasferiti all'industria ei fornitori sono pronti a supportare le missioni future. Come parte del progresso TRL di HEEET, il progetto sta costruendo una Engineering Test Unit (ETU) di 1 metro di diametro. Le interfacce ETU e le condizioni di prova sono state sviluppate con il supporto di precedenti progetti di volo e missioni.