Исследователи создают тепловой щит из инопланетного грунта

Ученые задумали провести очень важный тест: они хотят проверить, сможет ли тепловой щит, сделанный из лунного, марсианского или астероидного грунта, защищать космические корабли от внешних воздействий

Майкл Хогу, исследователь в Космическом центре Кеннеди НАСА во Флориде, предложил данную идею во время мозгового штурма в прошлом году, когда исследователями обсуждались различные способы использования внеземных почв, известных как реголит.

«Некоторые говорили о том, как можно использовать реголит, чтобы делать кирпичи или посадочные площадки, а я сказал, что если грунт подходит для таких нужд, то почему нельзя использовать его как тепловой щит для космических кораблей?» – говорит Хогу.

С тех пор команда инженеров испытывала различные смеси и составы грунтов, а также методы осуществления данной идеи, чтобы узнать, есть ли у нее потенциал. До сих пор результаты тестирований были многообещающими. Исследователи изготовили прототип щита и подвергли его воздействию высоких температур. За пробным «щитом» был установлен датчик, который регистрировал температуру: приблизительно 200 градусов по Фаренгейту за «щитом» и приблизительно 4000 градусов по Фаренгейту перед ним.

Хогу признался, что он был готов к неудаче. Существует оптимальный диапазон плотности для каждого материала, при достижении которого вес и теплопроводность будут достаточно низкими, а структура – достаточно прочной, чтобы новый материал был способен преодолеть атмосферу и выполнять свою основную функцию по отражению радиационного тепла. «Нам удалось разработать несколько составов, которые теоретически смогли бы работать в реальных условиях».

Ученые разработали структуру, напоминающую кирпичи выпуклой формы, каждый толщиной 5 см и 10 см в диаметре. Этот состав вариативен и включает несколько комбинаций материалов. Защитные структуры будут проходить финальное испытание на следующей неделе. Они будут установлены дугой на реактивном самолете в Научно-исследовательском центре «Эймс» НАСА в Калифорнии. В процессе тестирования они будут подвергаться воздействию палящего плазменного потока, который будет моделировать условия, при которых планируется использовать концепцию.

«Этот эксперимент определит, осуществима данная идея или нет», – говорит Хогу.

Многообещающая концепция пока очень далека от того состояния, в котором она может быть применена. Хогу присваивает концепции технологический уровень готовности 1 по шкале от 0 до 9, где 9 – действующий эксплуатационный элемент. Работа по его шкале предполагает ряд оценок, адаптаций и разработок, включая потенциальное испытание типового диска на основании грузового космического корабля, который будет возвращаться с Международной космической станции.

По словам Хогу, его отношение к делу перешло «от осторожного скептицизма до обнадеживающего энтузиазма».

Создание теплового щита в космосе, вероятно, должно быть работой автоматизированного устройства, или, по крайней мере, в большой степени осуществляться автоматизированной системой, которая должна будет или смешать реголит с эластичным составом, или расплавить большую массу реголита, пока элементы почвы не соединятся. После этого можно было бы сформировать тепловой щит.

Основное преимущество состоит в том, что сооружение рабочего теплового щита с помощью материала с астероида или марсианской луны потребовало бы очень мало усилий, потому что сила тяжести там низкая. Тепловой щит мог бы быть настолько большим, насколько это потребовалось бы. Щит можно было бы использовать, чтобы изолировать космический корабль, куда бы он ни направлялся – приближался к марсианской поверхности или же возвращался на Землю.

Потенциальная необходимость снижения веса для будущего щита слишком значима, чтобы игнорировать этот аспект, говорит Хогу. Уменьшение веса важно, потому что материал реголита совсем не легковесен. Кирпич реголита из марсианского или лунного грунта будет иметь такой же вес, как и кирпич, из которого строят дома на Земле.

Тепловой щит нельзя будет использовать повторно, но будет разработан механизм утилизации. Все тепловые щиты, кроме шаттлов, делались из абляционного материала.

Исследование данной концепции финансировало НАСА.