Deštník pro průchod atmosférou

Deštník pro průchod atmosférou

15. září 2018

První letový test má za sebou inovativní systém ADEPT (Adaptable Deployable Entry Placement Technology), který na první pohled vypadá jako nějaký hypermoderní skládací deštník. Ve skutečnosti však toto skládací zařízení po rozevření vytvoří kruhový pevný tepelný štít – tzv aeroshell. Tato technologie má předpoklady k tomu, aby změnila systém, jakým uvažujme o tepelných štítech. Pokud se štíty na principu systému ADEPT ujmou, mohly by se i velké štíty snadno vměstnat do rakety s omezeným průměrem aerodynamického krytu. Ve výsledku bychom tak mohli na povrchy planet a světů s atmosférou posílat mnohem větší náklady, než je momentálně možné.

Letový a záložní exemplář systému ADEPT v plně rozloženém stavu – součástí zkoušky byl i simulátor nákladu o velikosti 3U cubesatu. Systém je však snadno škálovatelný do větších rozměrů.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Když má nějaká sonda přistát na planetě, většinou k ní přiletí ohromnou rychlostí desítek tisíc kilometrů za hodinu (pro milovníky jiných jednotek uvádím, že jde zhruba o vyšší jednotky kilometrů za sekundu). Vstup do planetární atmosféry touto rychlostí velmi intenzivně stlačuje atmosféru přímo před sondou, kde vzniká tlakový šok a velké množství tepla. Tepelný štít (aeroshell) má sondu zpomalit během vstupu do atmosféry a ochránit ji před žárem. ADEPT by mohl být klíčem k budoucím americkým misím, které budou vyžadovat extra velký aeroshell pro ochranu sondy před přistáním na povrchu jiných planet.

K první letové zkoušce systému ADEPT došlo 12. září na základně Spaceport America v Novém Mexiku. O vynesení se postarala suborbitální raketa SpaceLoft od firmy UP Aerospace. ADEPT startoval ve složené konfiguraci, kdy připomíná složený deštník. Po oddělení od rakety se měl ve výšce 95 kilometrů rozložit. Test, jehož výsledky zatím nejsou k dispozici měl od startu do dopadu na Zemi trvat zhruba 15 minut. Inženýři již před startem vypočítali, že ADEPT dosáhne maximálně trojnásobku rychlosti zvuku, tedy 3700 km/h (cca. 1 km/s). Taková rychlost samozřejmě nestačí k vytvoření dostatečného množství tepla při průchodu atmosférou, ale účelem této zkoušky bylo sledovat, jak proběhne úvodní sekvence obsahující rozkládání konstrukce a získání aerodynamické stability během průchodu atmosférou a dopadu na povrch.

„U rozkládacích konstrukcí, jako je ADEPT, můžete dělat mnoho pozemních zkoušek, ale letový test prověří funkčnost ze všech stran – odolávání podmínkám při startu, rozložení v mikrogravitaci a vesmírném vakuu, udržení pevného tvaru a pak vstup do atmosféry – v tomto případě pozemské,“ popisoval před testem Paul Wercinski, projektový manažer ADEPTu z Ames Research Center v kalifornském Silicon Valley.

Připojování uhlíkové látky k žebrům konstrukce.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Deštníkovitá konstrukce využívá ohebná trojrozměrně protkaná uhlíková vlákna, která vytváří látku. Ta je připojena k výklopným žebrům a výztuhám, díky kterým má po vyklopení na průměr 71 centimetrů zajištěnou potřebnou tuhost. Látka z uhlíkových vláken pokrývá strukturální povrch a slouží jako primární prvek tepelné ochrany při průchodu atmosférou. „Uhlíková vlákna byla hlavním průlomem, který umožnil realizovat tuto technologii. Nyní můžeme využívat čisté uhlíkové svazky, které trojrozměrně propleteme a získáme tak velmi odolný povrch,“ pokračoval Wercinski a dodal: „Uhlík je zázračný materiál pro použití při vysokých teplotách.“

Dalším krokem v testování systému ADEPT by měl být vývoj zařízení, které otestuje vstup do zemské atmosféry v mnohem větší rychlosti – z oběžné dráhy, kde objekty dosahují rychlosti přes 27 000 km/h (7,5 km/s). Díky tomu bude technologie ověřena při mnohem náročnějších podmínkách a případný úspěch by jí otevřel cestu k mnoha různým světům – od Venuše, přes Mars až po Titan. Vyloučeno není ani využití tohoto systému pro návrat vzorků z jiných kosmických těles na Zemi.