- NASA ทดสอบแคปซูลกันความร้อน 12 ตัว เพื่อพัฒนาระบบกันความร้อนสำหรับภารกิจในอนาคต
- แคปซูลเหล่านี้ออกแบบโดยนักศึกษามหาวิทยาลัยเคนทัคกี ภายในมีเซ็นเซอร์หลากหลายชนิดเพื่อเก็บข้อมูล
- การทดสอบรวมถึงเกราะกันความร้อนที่พิมพ์ 3D และวัสดุ MERINO รุ่นใหม่
- ทดลองเพื่อเปรียบเทียบการคาดการณ์ทางคอมพิวเตอร์กับประสิทธิภาพการกลับสู่บรรยากาศจริง เพื่อก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกันความร้อน
NASA กำลังเตรียมทดสอบแคปซูลกันความร้อนทดลอง 12 ตัว ซึ่งจะทดสอบระหว่างกระบวนการเผาไหม้ทำลายล้างของยานขนส่งสินค้าที่แยกจากสถานีอวกาศระหว่างประเทศในวันที่ 9 ตุลาคม การทดสอบเหล่านี้อาจช่วยพัฒนาระบบกันความร้อนสำหรับภารกิจสู่ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และไกลกว่านั้นในอนาคต ยาน Cygnus XL ของบริษัท Northrop Grumman ถูกปล่อยจากแขนหุ่นยนต์ Canadarm2 ของสถานีอวกาศเวลา 12:44 น. ตามเวลาตะวันออกของสหรัฐอเมริกา พร้อมบรรทุกอุปกรณ์เสียและแคปซูลทดลองนับพันปอนด์ NASA วางแผนที่จะนำยานดังกล่าวเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกในวันที่ 12 ตุลาคม และทำให้ยานแยกส่วนในกระบวนการกลับสู่บรรยากาศแบบควบคุมได้
วัตถุประสงค์ของการทดลองและพันธมิตร
แคปซูลเหล่านี้จะแยกจากยานอวกาศ และเก็บข้อมูลประสิทธิภาพของวัสดุกันความร้อนต่างๆ ภายใต้เงื่อนไขสุดขั้ว การทดลองนี้ชื่อว่า Kentucky Re-entry Probe Experiment 3 (KREPE-3) เป็นโครงการร่วมมือระหว่าง NASA มหาวิทยาลัยเคนทัคกี และพันธมิตรวิจัยอื่นๆ มันใช้ยานอวกาศที่วางแผนทิ้งทอดเพื่อทดสอบเทคโนโลยีกันความร้อนขั้นสูงในต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ
แคปซูล 12 ตัวนี้ออกแบบโดยนักศึกษามหาวิทยาลัยเคนทัคกี ภายในมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความดัน การเคลื่อนที่ สนามแม่เหล็ก และแสงระหว่างการกลับสู่บรรยากาศ แคปซูลจะส่งข้อมูลวัดได้ผ่านสัญญาณดาวเทียม ทำให้นักวิจัยสามารถศึกษาประสิทธิภาพของวัสดุภายใต้เงื่อนไขการบินจริงได้ "นี่เป็นวิธีที่ฉลาดในการรับข้อมูลการบินของวัสดุที่ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา" คีธ เพเตอร์สัน (Keith Peterson) วิศวกรวัสดุของศูนย์วิจัยเอมส์ (Ames Research Center) ของ NASA กล่าว "เรากำลังขับขี่บนยานอวกาศที่กำลังกลับสู่โลกอยู่แล้วจริงๆ"
ทดสอบวัสดุกันความร้อนรุ่นใหม่
หนึ่งในเทคโนโลยีที่กำลังทดสอบคือเกราะกันความร้อนที่พิมพ์ 3D ที่พัฒนาผ่านโครงการของศูนย์อวกาศจอห์นสัน (Johnson Space Center) ของ NASA และห้องปฏิบัติการแห่งชาติออคริดจ์ (Oak Ridge National Laboratory) แคปซูลอื่นๆ จะบรรทุกวัสดุที่พิสูจน์แล้ว รวมถึงวัสดุที่คล้ายกระเบื้องเซรามิกที่ใช้ในยานอวกาศ Space Shuttle ศูนย์วิจัยเอมส์ของ NASA ยังทดสอบวัสดุกันความร้อนรุ่นใหม่ที่เรียกว่า MERINO (Materials Engineering Re-entry Innovation Needle Operations) ซึ่งทำจากเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยฟีนอลิกที่เย็บเป็นชั้นที่ยืดหยุ่นได้ NASA ระบุว่าวัสดุเหล่านี้ผลิตได้เร็วกว่า ต้นทุนต่ำกว่า อาจทำให้มีประโยชน์สำหรับภารกิจดาวอังคารในอนาคต
แคปซูลหนึ่งจะทดสอบการออกแบบที่มีปลายทังสเตน แบบคู่กรวย วัสดุคาร์บอน และการป้องกัน MERINO การทดลองนี้จะช่วยให้นักวิจัยเปรียบเทียบการคาดการณ์ของคอมพิวเตอร์กับประสิทธิภาพการกลับสู่บรรยากาศจริง อีกแคปซูลหนึ่งจะตรวจสอบความเสถียรของการออกแบบเกราะป้องกันที่คล้ายกับที่ NASA วางแผนใช้ในภารกิจ Dragonfly บนดาวเทียดไททัน (Titan) ของดาวเสาร์ มันใช้วัสดุคาร์บอนที่แปรรูปด้วยฟีนอลิก ซึ่งเคยใช้ในภารกิจดาวอังคารของ NASA มาก่อน นักวิจัยยังจะทดสอบเกราะกันความร้อนรูปุ้งที่สามารถขยายได้ ซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและลดความเร็วในการตกในบรรยากาศ
เกราะกันความร้อนขนาดใหญ่กว่านี้อาจสุดท้ายแล้วป้องกันเพย์โหลดที่กว้างเกินไปจนไม่สามารถใส่ในยานขนส่งปล่อยได้ การทดลองอื่นๆ รวมถึงวัสดุกันความร้อนและเซ็นเซอร์วัดความหนาแน่นความร้อนที่พัฒนาโดยนักวิจัยของมหาวิทยาลัยชตุ트가รต (University of Stuttgart) ของเยอรมนี โครงการนี้เป็นการทดลองครั้งที่สามในซีรีส์ KREPE ที่ใช้การทิ้งทอดยานขนส่งสินค้าเพื่อทดสอบเทคโนโลยีโดยไม่ต้องปล่อยยานเฉพาะเจาะจง "เรากำลังผลักดันขีดจำกัดของเกราะกันความร้อน" เพเตอร์สันกล่าว "เราทดสอบอย่างรวดเร็ว ประหยัด และมีประสิทธิภาพสูงมาก"
ทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีกันความร้อนในอนาคต
การทดสอบแคปซูลกันความร้อนของ NASA ไม่เพียงแต่เก็บข้อมูลสำคัญได้ แต่ยังส่งเสริมการทดลองและการประยุกต์ใช้วัสดุใหม่ๆ ผ่านการร่วมมือกับสถาบันวิชาการ การทดลองเหล่านี้จึงสามารถดำเนินการได้ในต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ ให้การสนับสนุนทางเทคโนโลยีที่สำคัญสำหรับภารกิจดวงจันทร์และดาวอังคารในอนาคต ด้วยความต้องการในการสำรวจอวกาศที่เพิ่มขึ้น การพัฒนาระบบกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพและกिफायัติมากขึ้นจะกลายเป็นกุญแจสำคัญ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความปลอดภัยและอัตราความสำเร็จของภารกิจ