Anfang dieses Jahres gab die NASA bekannt, dass sie den bemannten Vorbeiflug der Artemis 2 am Mond auf September 2025 verschoben habe, ein Übungsflug zur Vorbereitung der Artemis 3-Mission im Jahr 2026, bei der Astronauten in der Nähe des Mondsüdpols landen werden.
Als Grund für die zehnmonatige Verzögerung wurde die Aufklärung der Daten zum Wiedereintrittshitzeschild genannt Artemis 1die eine abgeschraubte Orion-Kapsel in die Mondumlaufbahn und zurück schickte.
Ingenieure haben Daten dieser Erschütterungsfahrt analysiert, die mit einem Start der NASA begann Weltraum-Startsystem Megarakete am 16. November 2022.
Die 25-tägige Artemis-1-Mission endete am 11. Dezember 2022 mit der Orion Kapseln, die unter Fallschirmen im Pazifischen Ozean vor Baja California herunterspritzen.
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Ein glühender Wiedereintritt
Der Hitzeschild von Orion nahm an diesem Tag die Wiedereintrittsgeschwindigkeit von 25.000 Meilen pro Stunde (40.000 km/h) auf und schützte die Kapsel geschickt. Doch bald darauf begannen die NASA und ihre Auftragnehmer mit der Entdeckung zu ringen, dass Orion einen ablativen Hitzeschild besitzt hat sich anders abgespielt als vorhergesagt.
Einige Bereiche des erwarteten verkohlten Materials wurden auf eine Weise abgetragen, die durch Computermodelle und Bodentests nicht vorhergesagt wurde. Außerdem wurde beim Wiedereintritt etwas mehr verkohltes Material freigesetzt als erwartet.
Der Hitzeschild von Orion besteht aus dem gleichen ablativen Material namens Avcoat, das auch während der Operation verwendet wurde Apollo-Programm in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren. Der Bauprozess für den Hitzeschild wurde jedoch gegenüber der Methode aus der Apollo-Ära geändert.
Vintage Apollo
Während Avcoat ein klassischer Apollo ist, wurde der Produktionsprozess für Orions Wärmeschutzsystem des 21. Jahrhunderts geändert.
Laut Lockheed Martin das führende Unternehmen Orions Hitzeschild „Anstatt dass Arbeiter 300.000 Wabenzellen einzeln mit abtragendem Material füllen, das Material dann heiß aushärten und in die richtige Form bringen, fertigt das Team jetzt Avcoat-Blöcke – knapp 200 –, die vorbearbeitet sind.“ in ihre Positionen passen und an Ort und Stelle auf der Kohlefaserhaut des Hitzeschilds verklebt werden“, so das Luft- und Raumfahrtunternehmen Website erklärt.
Mit diesem Verfahren lässt sich Avcoat in nur einem Viertel der bisherigen Zeit auftragen und spart zudem Geld, so das Unternehmen.
Ursachen
Die Inspektion des Artemis-1-Orion-Hitzeschilds nach dem Flug ergab einen unerwarteten Verlust von Kohleschichtstücken aus dem Raumschiff. Die NASA hat sich im wahrsten Sinne des Wortes darauf konzentriert, die Grundursache des Phänomens des Verkohlungsverlusts sowie der Rissbildung im Avcoat zu verstehen.
„Wir haben einen bausteinartigen Bodentestansatz entworfen und durchgeführt, bei dem wir behördliche und externe Testeinrichtungen nutzten“, sagte das Orion-Programmbüro der NASA gegenüber Space.com.
Die erste Testreihe begann im Sommer 2023 und endete mit einer letzten Testreihe im Dezember 2023. „Wir gehen davon aus, dass wir in diesem Frühjahr die Ursache ermitteln werden“, erklärte das NASA-Büro.
Simulationstests
An diesen Orion-Hitzeschildtests war das Laser Hardened Materials Evaluation Laboratory beteiligt, eine einzigartige Einrichtung, die von UES, einem BlueHalo-Unternehmen in Dayton, Ohio, betrieben und vom Air Force Research Laboratory verwaltet wird. Dieses Labor führt thermische Simulationstests durch und ist mit Hochleistungslasern ausgestattet.
Die Tests wurden auch im Arc Jet Complex der NASA durchgeführt Ames-Forschungszentrum im kalifornischen Silicon Valley. Arc-Jet-Tests werden an Wärmeschutzmaterial mit Plasma durchgeführt, das die starke Hitze nachahmt, die beim Absturz in die Atmosphäre der Orion-Kapsel entsteht.
Lockheed Martin seinerseits hat sich mit der NASA zusammengetan, um ein Kernteam von Ingenieuren zu organisieren, um die Ursache des Kohleverlusts zu untersuchen und zu verstehen und herauszufinden, was getan werden müsste, um ähnliche Ereignisse auf künftigen Flügen zu verhindern, sagte Blaine Brown, Orion Spacecraft Mechanical Systems Direktor im Unternehmen.
„Im vergangenen Jahr war das Team von Lockheed Martin zusammen mit der NASA sehr damit beschäftigt, Testartikel zu produzieren und Wiedereintritts-Umwelttests in verschiedenen Testkammern der NASA und der Industrie zu unterstützen“, sagte Brown gegenüber Space.com.
Diese Tests hätten dem Untersuchungsteam eine Fülle von Informationen geliefert, sagte Brown. „Lockheed Martin hat auch analytisches Fachwissen zur Verfügung gestellt, um akzeptable thermische Spielräume zu demonstrieren, um die Flugbegründung dafür zu unterstützen Artemis 2 Mission.”
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Schluckauf beim Hitzeschild
Letztes Jahr war das Orion-Programmbüro bei der NASA Johnson Space Center in Houston antwortete auf eine Anfrage von Space.com nach einem Kommentar zu Hitzeschild-Schluckauf.
„Wir gehen davon aus, dass das Material bei 5.000 Grad Fahrenheit abschmelzen wird [2,760 degrees Celsius] Das Raumschiff trifft auf einen Wiedereintrittsdurchgang Erdatmosphäreund es war eine Verkohlung des Materials durch eine chemische Reaktion zu beobachten, aber wir hatten nicht damit gerechnet, dass sich die kleinen Stücke lösen würden, anstatt dass sie abgetragen würden“, erklärte das NASA-Büro.
In der Erklärung des Programmbüros hieß es, es sei noch ein beträchtlicher Vorrat an frischem Avcoat übrig geblieben, und die Temperaturdaten in der Kabine blieben auf dem erwarteten Niveau. Wenn also die Besatzung an Bord gewesen wäre, wäre sie nicht in Gefahr gewesen.
Die NASA sagte, dass eine gezielte Untersuchung geplante Tests, detaillierte Analysen, umfangreiche Probenahmen des Hitzeschilds und die Überprüfung von Daten von Sensoren umfasst, um abzuschätzen, was die Orion-Kapsel beim Wiedereintritt erlebte.
Avcoat-Änderungen?
Ist es möglich, dass Änderungen am Avcoat erforderlich sind?
„Es ist noch zu früh für unsere Tests und Analysen, um zu möglichen Empfehlungen oder Lösungen zu gelangen, die sich mit der Freisetzung zusätzlicher Kohlepartikel befassen“, antwortete das NASA-Büro in seinem Kommuniqué von 2023.
Es sei möglich, dass das Artemis-1-Hitzeschild-Phänomen einfach diesem Hitzeschild innewohne, sagte das Büro damals.
Darüber hinaus könnte es das sein, was die NASA von der Rückkehr der Kapsel erwarten würde der Mond„Aber wir lassen uns von den Daten informieren“, sagte das Orion-Projektbüro und fügte hinzu, dass „unsere Teams die Gewissheit haben wollen, dass wir den bestmöglichen Hitzeschild haben, um künftig Menschen fliegen zu können.“
Tags: Die NASA untersucht immer noch Probleme mit dem OrionHitzeschild der Mondmission Artemis
