Postęp w eksploracji kosmosu, zwłaszcza ambitne misje na Marsa, w dużej mierze zależy od przełomów w nauce o materiałach. Gdy ludzkość stawia sobie za cel stałą obecność poza orbitą Ziemi, integralność i wydajność komponentów statków kosmicznych w ekstremalnych, długotrwałych warunkach kosmicznych stają się kluczowe. Krytyczny nowy eksperyment na pokładzie samolotu kosmicznego X-37B Sił Kosmicznych USA zajmuje się tym wyzwaniem, testując rewolucyjny materiał, Zylon, który może odegrać kluczową rolę w bezpiecznym dostarczaniu przyszłych załóg i ładunków na powierzchnię Marsa.
Wystrzelony w swoją ósmą misję na pokładzie rakiety SpaceX Falcon 9 z Centrum Kosmicznego Kennedy’ego NASA, X-37B to bezzałogowy, wielokrotnego użytku samolot kosmiczny, służący jako wszechstronna platforma do zaawansowanych badań technologicznych. Chociaż misja obejmuje również testy laserowego systemu komunikacyjnego oraz wysokowydajnego kwantowego czujnika inercyjnego zaprojektowanego do precyzyjnej nawigacji w środowiskach pozbawionych GPS, mniej znany, ale równie kluczowy eksperyment dotyczy oceny trwałości taśmy Zylon. Ten mocny syntetyczny polimer, opracowany przez SRI International, jest rozważany do zastosowania w pasach konstrukcyjnych nadmuchiwanej aerodynamicznej spowalniacza hipersonicznego (HIAD) NASA.
Technologia HIAD: znaczący krok w systemach wejścia planetarnego
Technologia HIAD stanowi znaczący krok naprzód w systemach wejścia w atmosferę planetarną. Zaprojektowany jako duża, w kształcie latającego spodka osłona aerodynamiczna, HIAD ma za zadanie spowalniać duże statki kosmiczne, łaziki i inny sprzęt podczas ich schodzenia przez atmosfery planet takich jak Mars czy księżyców takich jak Tytan Saturna. Taśma Zylon byłaby kluczowa dla utrzymania powłoki HIAD w całości i równomiernego rozłożenia obciążeń w całej jej strukturze podczas intensywnego procesu wejścia w atmosferę. Biorąc pod uwagę wzmożone skupienie NASA na eksploracji Księżyca i Marsa, solidne i niezawodne materiały do takich spowalniaczy są niezbędne dla sukcesu przyszłych misji.
Główny cel eksperymentu Zylon na X-37B
Głównym celem eksperymentu Zylon na X-37B jest zrozumienie reakcji materiału na długotrwałe wystawienie na surowe środowisko kosmiczne. Robert Mosher, kierownik ds. materiałów i procesów HIAD w Centrum Badawczym Langley NASA, podkreślił konieczność tych badań, stwierdzając: „Badamy, w jaki sposób technologia HIAD mogłaby pomóc w dotarciu ludzi na Marsa. Chcemy zbadać skutki długotrwałego wystawienia na działanie kosmosu — tak jakby materiał Zylon leciał na potencjalną sześciomiesięczną do dziewięciomiesięcznej misję na Marsa”. Zrozumienie tych efektów jest kluczowe dla zapewnienia integralności strukturalnej materiałów przez długie okresy typowe dla podróży międzyplanetarnych.
Aby ułatwić tę analizę, X-37B przewozi wiele próbek Zylonu w specjalistycznych pojemnikach, niektóre wyposażone w czujniki temperatury i wilgotności. Naukowcy przygotowali próbki, stosując dwie różne techniki pakowania: jedną ciasno zwiniętą, a drugą „upchaną”. Ta zmienność pozwala naukowcom porównać, jak różne konfiguracje przechowywania mogą wpływać na degradację materiału w czasie, replikując sposób, w jaki osłona aerodynamiczna HIAD byłaby zazwyczaj pakowana i kompresowana. Po powrocie X-37B naukowcy NASA skrupulatnie porównają próbki Zylonu, które przebywały w kosmosie, z próbkami kontrolnymi, które pozostały na Ziemi, badając wszelkie degradacje lub zmiany wywołane długotrwałym pobytem w przestrzeni kosmicznej.
Długotrwały test w locie i przyszłe przedsięwzięcia NASA
Ten długotrwały test w locie opiera się na wcześniejszych sukcesach, takich jak demonstrator technologii LOFTID (Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator). Wystrzelony w listopadzie 2022 roku na pokładzie rakiety United Launch Alliance Atlas V, LOFTID z powodzeniem zademonstrował możliwości rozmieszczenia i ponownego wejścia w atmosferę prototypu HIAD. Obecny eksperyment Zylon na X-37B dodatkowo udoskonala aspekty nauki o materiałach, dostarczając krytycznych danych do rozwoju pełnowymiarowych systemów HIAD. Systemy te są niezbędne dla przyszłych przedsięwzięć NASA, obiecując umożliwienie bezpiecznego lądowania większych ładunków i potencjalnie załóg ludzkich na odległych światach, tym samym przekształcając krajobraz ekonomiczny i technologiczny eksploracji głębokiego kosmosu.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.