تقوم ناسا باستخدام مركبة شحن فضائية تغادر المحطة الفضائية لاختبار مواد وتصاميم لأغطية حرارية مستقبلية. يمكن لاثني عشر كبسولة تجريبية صغيرة جمع بيانات أثناء هلاك المركبة المخطط في غلاف الأرض الجوي، مما يحول رحلة التخلص من المركبة إلى فرصة بحثية قيمة.
تحمي الأغطية الحرارية مركبات الفضاء من الظروف القصوى عند دخول الغلاف الجوي، إذ تتطلب مهمات وأهداف مختلفة أنواعاً متنوعة من الحماية. لذلك، يحتاج المهندسون إلى بيانات رحلات الطيران لتقييم مواد جديدة والتحقق من صحة توقعاتهم الحاسوبية.
مهمة “مختبر اختبار إعادت الدخول بكينتاكي” هي ثالث مهمة ضمن سلسلة منخفضة التكلفة تشمل جامعة كينتاكي ومراكز ناسا وشركاء آخرين. يصف تقرير ناسا التجربة الطيران وقياساتها المقصودة، بدلاً من نشر النتائج النهائية للأداء.
قبل مغادرة مركبة الشحن “سيغنوس إكس إل 24” لمحطة الفضاء الدولية، قام رواد الفضاء بتحميلها بالنفايات وتفعيل الكبسولات داخلها. صممت هذه الكبسولات من قبل طلاب جامعة كينتاكي وتحتوي على مستشعرات لقياس درجة الحرارة، والضغط، والحركة، والمجالات المغناطيسية، والضوء.
عندما تتفكك المركبة الكبيرة أثناء مسار دخولها المبرمج، يمكن للكبسولات الانفصال وجمع بيانات حول أغطيتها الواقية. وتُرسل تلك البيانات عبر أقمار صناعية إلى الباحثين أثناء الهبوط من خلال اتصالات مخصصة.
توفر هذه الطريقة لمواد التطوير فرصة للانطلاق على متن مركبة تُعيدها إلى الأرض، مما يسمح بجمع معلومات حقيقية من دخول الغلاف الجوي دون الحاجة لمهمة ضخمة خاصة بكل تصميم جديد.
بعض الكبسولات تحمل مواد معروفة، منها الحماية السيراميكية المستخدمة على مكوك الفضاء، في حين تختبر أخرى تصاميم جديدة مثل غطاء حراري مطبوع ثلاثي الأبعاد طورته ناسا في مركز جونسون المختص للفضاء ومعهد أوك ريدج الوطني.
ساهمت ناسا إيمز في توفير أغطية مصنوعة من طبقات من الكربون وألياف بلاستيكية مقاومة للحرارة، مصممة لتكون مرنة وسريعة التصنيع وأقل تكلفة من البدائل التقليدية، مع إمكانية استخدامها في مهام المريخ.
وتستكشف بعض الكبسولات شكل الحماية، حيث يستخدم تصميم بزاويتين لمقارنة البيانات المجمعة مع نماذج الحاسوب، فيما يتشابه تصميم آخر مع الهيكل الحامي المتوقع لمهمة “دراغون فلاي” إلى قمر زحل تيتان.
كما يُختبر درع قابل للنشر يشبه المظلة لزيادة المساحة السطحية وتخفيف سرعة الهبوط، ويمكن أن يُطوى ليُطلق عليه، مما يوفر حماية أوسع من حجم الصاروخ الذي ينقله.
تجارب إضافية تقيّم مستشعرات، بما يشمل جهازًا لقياس انتقال الحرارة عبر السطح. معًا، تتناول هذه الكبسولات أجزاء عدة من التحدي الهندسي، من المواد الواقية إلى استقرار الرحلة وأنظمة القياس.
هذه الكبسولات الصغيرة ليست دروعًا معتمدة للفضائيين أو للمركبات الكبيرة، بل هي نماذج بحثية، حيث يتطلب الأمر تحليل البيانات وإجراء المزيد من الاختبارات قبل أن يتمكن المهندسون من تحديد التصاميم التي يمكنها أن تؤدي مهام الأمان للمستقبل.
إذا كنت مهتمًا بهذا الموضوع، يمكنك قراءة مقالات عن الأشرعة الشمسية الخالية من الوقود والتي قد تزود الجيل القادم من مركبات الفضاء، واكتشاف علماء ناسا لمادة جديدة قد تساعد في تحويل صخور القمر إلى موارد قيمة.
لمزيد من المعلومات، يُنصح بالاطلاع على مقالات حول تصليح ناسا لكاميرا فضائية عاطلة على بعد 370 مليون ميل، وابتكار علماء مواد لبناء المريخ تنمو كشجرة.
المصدر: ناسا.