NASA testuje tepelné štíty, které mohou ochránit astronauty při návratu z misí k Měsíci i Marsu, a využívá přitom nezvyklý postup – vynášení odpadků. Když se kosmická loď Cygnus při 24. zásobovací misi firmy Northrop Grumman pro NASA oddělila od Mezinárodní kosmické stanice, nesla na palubě 12 malých experimentálních pouzder navržených k otestování materiálů tepelné ochrany nové generace. Tyto materiály mohou tvořit základ budoucích tepelných štítů.

Experiment pojmenovaný KREPE-3 (Kentucky Reentry Probe Experiment) představuje třetí z řady nízkonákladových misí s velkým přínosem, které využívají poslední okamžiky životnosti nákladních kosmických lodí k získávání cenných dat. Experiment je výsledkem spolupráce University of Kentucky, státu Kentucky, programu EPSCoR (Established Program to Stimulate Competitive Research) agentury NASA, několika středisek NASA a dalších federálních a komerčních partnerů. „KREPE-3 je skvělým příkladem naplňování cílů programu EPSCoR agentury NASA,“ říká David Berger, manažer programu EPSCoR z centrály NASA ve Washingtonu, a dodává: „Podporujeme novou generaci vědců a inženýrů při vývoji jedinečných projektů, které přispívají k jejich vzdělávání i k plnění cílů misí NASA.“

Než kosmická loď Cygnus-XL opustila Mezinárodní kosmickou stanici, naplnili ji astronauti odpadem a poté aktivovali 12 malých pouzder uvnitř lodi. Tato pouzdra, navržená studenty University of Kentucky, obsahovala senzory pro měření teploty, tlaku, pohybu, magnetického pole a světla během vstupu do atmosféry. Při plánovaném zániku kosmické lodi v zemské atmosféře se měla pouzdra uvolnit a začít sbírat data o tom, jak si jednotlivé experimentální materiály tepelných štítů vedou. Data měla být prostřednictvím družic v reálném čase odesílána výzkumníkům, aby jim pomohla posoudit, jak by větší štíty mohly chránit budoucí náklady či posádky.

„Je to chytrý způsob, jak získat letová data o materiálech, které jsou stále ve vývoji,“ říká Keith Peterson, materiálový inženýr z Amesova výzkumného střediska v kalifornském Silicon Valley, a dodává: „Svezeme se s lodí, která se stejně vrací na Zemi.“ Pouzdra nesla různé prvky tepelné ochrany, mezi nimiž byly i osvědčené technologie, například keramické destičky podobné těm, které se používaly na raketoplánech. Další pouzdra měla testovat nová řešení, například 3D tištěný tepelný štít z projektu Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems, na němž spolupracovaly Johnsonovo středisko NASA a laboratoř Oak Ridge National Laboratory.

Výzkumníci z Amesova střediska se podíleli na vývoji několika materiálů pro KREPE-3. Dvě pouzdra využívala ochranné materiály nové generace z řady MERINO (Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations). Tvoří je vrstvy uhlíkových a fenolických vláken spojených do struktury připomínající plsť. Ve srovnání s tradičními ochrannými materiály jsou pružnější, levnější a rychleji se vyrábějí, což z nich dělá slibné kandidáty pro marsovské mise. Díky řidší atmosféře Marsu je tepelné zatížení při přistávání nižší, což umožňuje použít lehčí ochranu.

Třetí pouzdro kombinovalo tyto ochranné materiály s dalšími prvky. Pouzdro pro experiment Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment mělo tvar dvojitého kužele. Wolframový hrot byl připojen k přednímu kuželu pokrytému vrstvami uhlíkových a tepelně odolných plastových vláken. Zadní kužel byl obalen materiálem MERINO. Tato jedinečná konstrukce měla umožnit ověření přesnosti počítačových modelů porovnáním s daty z reálného letu.

Další pouzdro svým tvarem odpovídalo ochranné schránce pro chystanou misi NASA Dragonfly, která bude přistávat na Saturnově měsíci Titanu. Pouzdro mělo ověřit dynamickou stabilitu této konstrukce. Bylo pokryto materiálem Phenolic Impregnated Carbon Ablator, vyvinutým Amesovým střediskem. Ten nachází uplatnění na komerčních strojích a byl použit i při misích NASA, jako jsou Stardust, Curiosity a Perseverance.

Jedno pouzdro mělo testovat rozkládací tepelný štít zvaný Adaptable Deployable Entry and Placement Technology, který svým tvarem připomíná deštník. Jeho rozložením se zvětší plocha štítu, což zpomalí sestup. I v plné velikosti lze tento štít pro start složit do kompaktního tvaru a před vstupem do atmosféry rozložit. To umožňuje použít větší tepelný štít, než jaký by se do rakety vešel v pevném provedení, a přistávat s většími náklady.

Některá pouzdra měla testovat nové materiály využitelné pro pilotovaná přistání na Marsu, zatímco jiná se měla zaměřit na zkoušky nových tvarů a konstrukcí. Výsledky mají pomoci zdokonalit počítačové modely a návrhy senzorů. Tyto technologie mohou otevřít cestu další generaci inovací pro vstup do atmosféry. Další pouzdra, vyvinutá americkými i zahraničními partnery, měla testovat různé známé i nové materiály a také snímač tepelného toku vyvinutý na univerzitě v německém Stuttgartu. Ten výzkumníkům pomůže měřit, jak se při návratu do atmosféry šíří teplo po povrchu pouzdra. „Posouváme hranice možností tepelných štítů,“ říká Peterson a dodává: „Testujeme je způsobem, který je rychlý, cenově dostupný a neuvěřitelně efektivní.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/10/iss075e0185943.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2026/10/acd25-0136-020.jpg