V rámci příprav na cestu k povrchu Saturnova měsíce Titanu prošel materiál tepelného štítu mise Dragonfly termálně-strukturálními zkouškami v poušti Nového Mexika. Členové týmu mise Dragonfly, mezi kterými byli i zástupci Ames Research Center z kalifornského Silicon Valley, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) z marylandského Laurelu, či firmy Lockheed Martin v coloradského Littletonu spolupracovali s pracovníky National Solar Thermal Test Facility, které patří organizaci Sandia National Laboratories, aby u města Albuquerque v Novém Mexiku zkušebně zatížili tepelný štít mise Dragonfly, prověřili jeho materiály a ujistili se, že vrtulový stroj projde bezpečně hustou vrstvou Titanu.

Samotný žáruvzdorný materiál pro misi Dragonfly, který je tvořen uhlíkovými vlákny a lehkou pryskyřicí, si vedl podle očekávání jak po mechanické, tak i tepelné stránce testů. Platilo to dokonce i v případech, kdy by záměrně poškozen defekty. Testovací zařízení Solar Tower společnosti Sandia tvoří stovky zkalibrovaných systémů podobných zrcadlům, které koncentrují sluneční paprsky na vrchol věže, kde je umístěna testovací jednotka. Operátoři zde dokáží vygenerovat teploty až 2500 °C, kterým byl vystaven materiál tepelného štítu mise Dragonfly. Testy prověřovaly toleranci vůči tepelnému záření, ale i rychlé změny teplot, které výzkumníci předpokládají, že Dragonfly zažije.

Testovací série u společnosti Sandia zahrnovaly několik iterací podmínek, podobných těm, které mise zažije po vstupu do atmosféry Titanu. Dodatečné zkoušky vystavily velké vzorky materiálu tepelného štítu mechanickým a tepelným stresům souběžně, aby se simuloval tlak vysokorychlostního vstupu do atmosféry spojeného s intenzivními tepelnými podmínkami. Provedeny byly také tepelné testy zahnuté část tepelného štítu. „Jsme potěšeni tím, že materiál tepelného štítu prošel těmito testy, dokonce i s vadami, které jsme záměrně zahrnuli a podobají se těm, které mohou nastat během výroby a integrace,“ popisuje Milad Mahzari, vedoucí systému tepelné ochrany návratového pouzdra mise Dragonfly z Ames Research Center.

Dragonfly využije pro svůj tepelný štít variaci materiálu PICA (Phenolic Impregnated Carbon Ablator), který vyvinula NASA. Původní materiál PICA byl využit při přistání roverů Curiosity a Perseverance na Marsu. PICA-D je nová varianta materiálu PICA a počítá se s ní pro misi Dragonfly, takže byla předmětem výše zmíněných zkoušek. „Testovali jsme tepelný štít jako kompletní systém včetně primárního materiálu PICA-D, vyplňovačů mezer a potenciálních výrobních defektů,“ popisuje Mahzari a dodává, že výzkumníci plánují provést dodatečnou analýzu materiálu PICA-D před zahájením závěrečné výroby tepelného štítu.

Integrace a zkoušky Dragonfly pokračují na APL, kde byla mise navržena a toto středisko vede misi pro NASA. Dragonfly má startovat v roce 2028 a k Titanu dorazí v roce 2034, aby tam prováděla vědecký výzkum na různých místech, odebírala vzorky povrchových materiálů za účelem měření jejich přesného chemického složení, či pozorovala geologii a meteorologii jediného měsíce Sluneční soustavy, který má výraznou atmosféru.

Práce pokračují také na testech a integraci komunikačního systému mise Dragonfly, což se týká i antén, které budou spojovat sondu s operátory na Zemi. Tým nedávno v testovací komoře na APL, která simuluje kosmické podmínky, měřil signálové vzory vycházející z největší antény mise Dragonfly, vysokoziskové HGA (High-Gain Antenna). Tato anténa o průměru 87 cm se řadí do kategorie radial line slot antenna a využívá mnoha malých štěrbin, které společně vytvářejí úzký zaměřený rádiový svazek. Technologie pro tuto anténu byla původně navržena pro americkou kosmickou misi DART, ale letí také na dvojčatech EscaPADE.

„Abyste si anténu jednoduše představili, vzpomeňte si, jak vypadá velká plochá sprchová hlavice. Energie vstupuje blízko středu a šíří se štěrbinami řízeným způsobem,“ popisuje Matt Bray, hlavní designér antény pro Dragonfly z APL a dodává: „Tento design poskytuje nízkonákladové, odolné a kompaktní řešení pro vysoce účinnou komunikaci v extrémních kosmických podmínkách a také poskytuje aerodynamické výhody.“ HGA, primární anténa mise Dragonfly pro přenos vědeckých dat bude připojena k horní desce landeru prostřednictvím pohyblivého mechanismu, který umožní sledovat Zemi z různých míst na povrchu Titanu. Celá konstrukce bude zakrytá tepelně izolačním kaptonem, který ji ochrání před počasím na Titanu. Vše je navrženo tak, aby jednotlivé systémy dokázaly pracovat i v podmínkách, kde se teploty okolního prostředí pohybují okolo – 180 °C). HGA bude jednou ze tří antén Dragonfly, které jsou navrženy k provozu na Titanu. Na sondě bude také střednězisková anténa, která bude sloužit primárně jako záloha HGA. Soubor antén doplní nízkozisková anténa určená především k přenosu stavových tónů během letu, ale i pro nouzovou komunikaci.

Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/missions/dragonfly/SolarTest.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/NSTTF_SolarTower_Sandia_National_Labs.jpg
https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/missions/dragonfly/HGA_chamber.jpg