Heat Shield für die nächste Mission der NASA bricht während des Tests

Der Hitzeschild für das nächste Mars-Raumschiff der NASA ist gerade aufgeplatzt. Zum Glück haben die Ingenieure dies bereits während der Testphase auf der Erde herausgefunden, lange bevor die Rover-Mission Mars 2020 auf der Suche nach bewohnbaren Umgebungen zum Roten Planeten aufbricht.

In Vorbereitung auf die Landung werden sowohl der Rover als auch das Fahrgestell des Fahrzeugs in einem Schutzmaterial - einem Hitzeschild - eingeschlossen, um sie während des Verbrühungsdurchgangs durch die Marsatmosphäre sicher zu halten.

Ingenieure entdeckten den Bruch am 12. April, nach einer Woche der strukturellen Tests bei Lockheed Martin. Der Riss war unerwartet, aber das Jet Propulsion Laboratory der NASA, das die Missionsentwicklung leitet, sagte, dass die Mission 2020 wie erwartet starten sollte. [Interstellare Raumfahrt: 7 futuristische Raumfahrzeuge zur Erforschung des Kosmos]

Der Schaden trat auf, nachdem der Hitzeschild Kräften ausgesetzt wurde, die um 20 Prozent höher waren als die, die der Mars 2020 Rover treffen sollte, wenn er kurz vor der Landung durch die Marsatmosphäre pflügt. Ingenieure testen häufig Weltraumgeräte auf extreme Weise, um sicherzustellen, dass die Geräte unter normalen Bedingungen funktionieren.

"Die Fraktur ... trat in der Nähe der äußeren Kante des Schildes auf und überspannte den Umfang der Komponente", sagte JPL in einer Erklärung. Das Personal arbeitet daran, "die Ursache des Bruchs zu verstehen und festzustellen, ob Konstruktionsänderungen in einen Ersatz eingebaut werden müssen", fügte JPL hinzu. Ein Ersatz-Hitzeschild wird gebaut, aber NASA sagte NPR, dass es noch keine geschätzten Kosten hat. Vorerst werden die Wissenschaftler den gerissenen Hitzeschild für mehr Vorversuche reparieren.

Der gerissene Hitzeschild wurde erstmals vor einem Jahrzehnt getestet, im Jahr 2008. Er wurde ursprünglich als Ersatzschild für den erfolgreichen Mars Curiosity Rover gebaut. Curiosity ist im August 2012 auf dem Mars gelandet und befindet sich jetzt in der Nähe seines Landeplatzes im Gale Crater auf einem großen Berg.

Keine Ursache gefunden

Das Hitzeschild besteht aus einem phenolimprägnierten Kohlenstoffablator (PICA), einem leichten Verbundmaterial. (Missionsleiter versuchen, Gewicht auf Raumfahrzeuge zu sparen, da leichtere Raumfahrzeuge weniger Raketentreibstoff benötigen, um die Masse von der Erde abzuheben.) Die NASA hat auch erfolgreich einen PICA-Schild auf der Stardust-Mission geflogen, der Proben eines Kometen zur Erde im Jahr 2006 zurückgab.

Inspiriert von der langen Geschichte des Erfolges der NASA mit PICA, hat SpaceX eine eigene PICA-Variante für das Raumfahrzeug Dragon entwickelt. Dragon transportiert regelmäßig Lieferungen von und zur Internationalen Raumstation ISS, wobei bisher keine großen Hitzeschild-Probleme aufgetreten sind. SpaceX baut auch eine Version von Dragon, um Menschen zu tragen; das Unternehmen sollte dafür im nächsten Jahr Testflüge starten.

Während PICA-Hitzeschilde im Raumfahrtbereich gut getestet sind, stellt eine Studie aus dem Jahr 2013 im Journal of Spacecraft and Rockets fest, dass es strukturell schwach ist.

In der Studie führten die NASA-Forscher Frakturtests an verkohlter PICA, "jungfräulicher" (unbenutzter) PICA und einem Vorläufermaterial namens FiberForm durch. Sie waren daran interessiert, den Hitzeschildversagen auf einer Mikroskala herauszufinden. Das Vorläufermaterial war tatsächlich schwächer als das jungfräuliche und verkohlte PICA. Die Forscher fanden auch heraus, dass das Vorhandensein einer "porösen Matrix" in den PICA-Materialien dabei hilft, Bruchenergie zu absorbieren, schreiben sie.

Für den Mars-2020-Hitzeschild-Riss ist bisher keine Ursache bekannt. JPL gab in seiner Aussage eine beruhigende Note: "Obwohl der Bruch unerwartet war, stellt er dar, warum die Raumfahrt-Hardware im Voraus getestet wird, so dass Konstruktionsänderungen oder -korrekturen vor dem Start durchgeführt werden können."

Aber der Mars-2020-Rückschlag zeigt auch, wie schwer es ist, den Mars zu erkunden. Viele Raumfahrzeuge sind dort im Laufe der Jahre, zuletzt 2016, mit dem ExoMars Schiaparelli Testlander der Europäischen Weltraumorganisation ESA verloren gegangen.

Der InSight-Lander der NASA sollte ursprünglich 2016 starten, aber dieser Start wurde bis zum 5. Mai 2018 verschoben (wenn er pünktlich startet). Missionsleiter fanden ein Leck in einem der Hauptinstrumente für die Mission, das seismische Experiment für innere Struktur.

Mars und Erde passen nur gut zu Raumfahrzeugen, die alle zwei Jahre gestartet werden, wenn die Planeten nah genug sind, dass ein Raumfahrzeug zum Mars fliegen kann, ohne viel Treibstoff zu verbrauchen. Also hat die NASA die Entscheidung getroffen, bis zum nächsten Mars-Startfenster 2018 zu warten.

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