A veces, para encontrar la mejor solución a un gran problema, tienes que empezar poco a poco.

Un equipo de ingenieros de la NASA ha estado trabajando en un nuevo tipo de Sistema de Protección Térmica (TPS) para naves espaciales que mejoraría el status quo.

Habiendo tenido éxito en el laboratorio con estos nuevos materiales, el siguiente paso es probar en el espacio.

El Sistema de Protección Térmica Ablativa Conformal, o CA-TPS, se instalará en un pequeño artículo de vuelo de sonda proporcionado por Terminal Velocity Aerospace (TVA) y se lanzará en la séptima misión de servicios de reabastecimiento comercial contratada de Orbital ATK para la NASA a la Estación Espacial Internacional el 18 de abril.

Sonda RED Data2 de TVA, solo un poco más grande que un balón de fútbol, es una nave espacial exploratoria no tripulada diseñada para transmitir información sobre su entorno.

"El propósito de la prueba de vuelo es recopilar datos de ruptura del vehículo de suministro y, al mismo tiempo, demostrar el rendimiento del sistema de protección térmica ablativa conforme la sonda, encapsulada con TPS, ingresa a la atmósfera de la Tierra, "explicó Ethiraj Venkatapathy, gerente de proyectos de Materiales del Sistema de Protección Térmica con el programa de Desarrollo de Cambios de Juego (GCD) de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA. "La protección térmica es un elemento vital que evita que una nave espacial se queme durante la entrada".

"Datos obtenidos de pruebas de vuelo como esta con TVA y NASA, combinado con pruebas en diferentes composiciones atmosféricas, nos permite construir herramientas de diseño con mayor confianza para entrar en otras atmósferas planetarias como Venus, Marte o Titán, ", continuó." Asociarse con una pequeña empresa para obtener datos de vuelo para un material de desarrollo es una forma muy económica de lograr múltiples objetivos ".

El TPS Venkatapathy y su equipo están diseñando materiales de reciente aparición llamados conformal PICA (C-PICA) y conformal SIRCA (C-SIRCA), Abreviatura de Ablator de carbón impregnado con fenólico y Ablator de cerámica reutilizable impregnado de silicona, respectivamente.

La sonda es esencialmente una cubierta de aerosol dura cubierta con el TPS y equipada con sensores llamados termopares. Para medir la temperatura durante la entrada atmosférica, Los termopares están incrustados dentro del C-PICA del escudo térmico y el C-SIRCA de la carcasa trasera para capturar datos y comprender cómo se comportan los materiales en un entorno de entrada real.

Con financiación a través de STMD / GCD, El Centro de Investigación Ames de la NASA dirigió el trabajo proporcionando materiales ablativos conformados e instrumentación TPS instalados en las sondas de Terminal Velocity. Terminal Velocity también está trabajando con el Centro Espacial Johnson de la NASA con fondos del programa de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas de STMD para miniaturizar y mejorar el sistema de transmisión y adquisición de datos, así como para brindar soporte para la certificación de vuelo de la ISS.

A través de la Iniciativa del Proyecto de Vuelo de Exploración de la ISS, Johnson certificó tres sondas TVA para vuelo. Una sonda utiliza los materiales ablativos conformados, otra tiene el material de protección térmica Orion y la tercera sonda usa material de baldosas de lanzadera como referencia. TVA entregó las sondas ensambladas al grupo Cargo Mission Contract para este vuelo.

Después de que el lanzamiento de los servicios de reabastecimiento de Orbital ATK llegue a la ISS, las sondas permanecerán en el carguero esperando su oportunidad de comenzar a trabajar. Proyectado para ser liberado de la ISS en junio, una vez que el carguero vuelve a entrar en la atmósfera de la Tierra y se rompe, las sondas se desplegarán y luego comenzarán a capturar datos a través de los termopares integrados en el TPS.

"Las sondas están diseñadas para ser liberadas de la carcasa metálica y una vez que se liberan, comienzan a calentarse. Los datos de respuesta térmica se recopilan de las diversas ubicaciones donde los termopares están incrustados dentro del TPS, "explica Robin Beck, líder técnico para el desarrollo de TPS conforme. "La sonda incluye una antena que le permite comunicarse con un satélite Iridium. A medida que la sonda desciende a la atmósfera y disminuye a la velocidad del sonido, los datos se recopilan y almacenan, luego transmitido al satélite Iridium arriba, que a su vez transmite los datos a los investigadores sobre el terreno ".

Una vez que se recopilan los datos de la prueba de vuelo, La sonda de TVA puede caer al océano y no se recupera; sin embargo, Estas diminutas naves espaciales contribuirán en gran medida a garantizar que los modelos predictivos desarrollados basados ​​en pruebas en instalaciones terrestres sean válidos y aplicables en el espacio.

"Hay riesgos conocidos y desconocidos, pero tanto la NASA como la TVA están motivadas para tener éxito, ya que los beneficios también se traducen en una comunidad más amplia que desea tener acceso al espacio bajo demanda. ", dice Venkatapathy." Esta tecnología tiene el potencial de reducir el costo de acceso al espacio para cargas útiles pequeñas, al tiempo que la hace atractiva para las universidades y la comunidad no aeroespacial que pueden ser novatos en las pruebas de vuelo:un desafío en sí mismo y no un riesgo. gratis."

Debido a que no hay respaldo para el TPS de una nave espacial, es fundamental comprender y desarrollar capacidades de predicción que permitan diseño robusto del sistema de entrada. Una prueba de vuelo exitosa a esta escala aumentará la confianza en el ablador conforme y permitirá a los planificadores de la misión considerar C-PICA y C-SIRCA para su uso en programas futuros como New Frontiers u Orion.