Τιτάνας

[Δροσος Γεωργιος]

Το σύστημα πτήσης Dragonfly της NASA αντιμετωπίζει θερμότητα.

Στο πλαίσιο της προετοιμασίας για το ταξίδι για την προσέγγιση στην επιφάνεια του μεγαλύτερου φεγγαριού του Κρόνου, του Τιτάνα, η θερμική ασπίδα για την αποστολή Dragonfly της NASA ολοκλήρωσε τις θερμικές-δομικές δοκιμές στην έρημο του Νέου Μεξικού. Μέλη της ομάδας Dragonfly, συμπεριλαμβανομένων εκείνων από το Ερευνητικό Κέντρο Ames της NASA στη Σίλικον Βάλεϊ της Καλιφόρνια, το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής (APL) του Johns Hopkins στο Λόρελ του Μέριλαντ και την Lockheed Martin στο Λίτλτον του Κολοράντο, συνεργάστηκαν με προσωπικό στην Εθνική Εγκατάσταση Δοκιμών Ηλιακής Θερμικής Ενέργειας των Εθνικών Εργαστηρίων Sandia στο Αλμπουκέρκη του Νέου Μεξικού, για να υποβάλουν σε δοκιμές αντοχής τα υλικά της θερμικής ασπίδας του Dragonfly, διασφαλίζοντας ότι το ελικοφόρο θα παραδοθεί με ασφάλεια μέσα από την πυκνή ατμόσφαιρα του Τιτάνα.Το υλικό θερμικής προστασίας του Dragonfly, κατασκευασμένο από ίνες άνθρακα και ελαφριά ρητίνη, απέδωσε όπως αναμενόταν σε συνδυασμένες μηχανικές και θερμικές δοκιμές, ακόμη και σε περιπτώσεις που είχε σκόπιμα ελαττώματα.Η εγκατάσταση δοκιμών του Ηλιακού Πύργου της Sandia φιλοξενεί μια σειρά από εκατοντάδες βαθμονομημένα συστήματα που μοιάζουν με καθρέφτη για να εστιάζουν την ενέργεια από τον Ήλιο σε έναν πύργο που συγκρατεί τη μονάδα δοκιμής. Οι χειριστές παρήγαγαν θερμοκρασίες περίπου 4.500 βαθμών Φαρενάιτ (σχεδόν 2.500 βαθμοί Κελσίου) σε τμήματα του υλικού θερμικής ασπίδας του Dragonfly. Οι δοκιμές εξέτασαν την ανοχή στη θερμική ακτινοβολία καθώς και την ταχεία αλλαγή της θερμοκρασίας που αναμένουν οι ερευνητές να βιώσει το Dragonfly.Η σειρά δοκιμών Sandia περιελάμβανε πολλαπλές επαναλήψεις σε συνθήκες όπως αυτές που αναμένονταν κατά την είσοδο του Dragonfly στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα. Πρόσθετες δοκιμές υπέβαλαν μεγάλα δείγματα του υλικού της θερμικής ασπίδας σε μηχανική και θερμική καταπόνηση για να προσομοιωθεί ταυτόχρονα η πίεση της εισόδου στην ατμόσφαιρα με υψηλή ταχύτητα και οι έντονες θερμικές συνθήκες. Πραγματοποιήθηκε επίσης θερμική δοκιμή των καμπυλωτών μονάδων ώμων της θερμικής ασπίδας.«Χαρήκαμε που είδαμε το υλικό της θερμικής ασπίδας να περνάει αυτές τις δοκιμές, ακόμη και με τα ελαττώματα που συμπεριλάβαμε σκόπιμα, όπως αυτά που μπορεί να προκύψουν φυσικά κατά την κατασκευή και την ενσωμάτωση», δήλωσε ο Milad Mahzari, επικεφαλής του συστήματος θερμικής προστασίας του οχήματος εισόδου Dragonfly στη NASA Ames.Η θερμική ασπίδα του Dragonfly χρησιμοποιεί μια παραλλαγή ενός υλικού που εφηύρε η NASA, το PICA ή Phenolic Impregnated Carbon Ablator. Το αρχικό υλικό PICA χρησιμοποιήθηκε για την αποστολή των ρόβερ Curiosity και Perseverance της NASA στον Άρη. Το PICA-D, μια νέα παραλλαγή του PICA, έχει προγραμματιστεί για πτήση με το Dragonfly και ήταν το επίκεντρο αυτής της σειράς δοκιμών.«Δοκιμάσαμε την θερμική ασπίδα ως ένα πλήρες σύστημα, συμπεριλαμβανομένου του κύριου υλικού PICA-D, των υλικών πλήρωσης κενών και πιθανών κατασκευαστικών ελαττωμάτων», δήλωσε ο Mahzari, προσθέτοντας ότι οι ερευνητές σχεδιάζουν να διεξάγουν πρόσθετη ανάλυση του PICA-D πριν ξεκινήσει η τελική κατασκευή της θερμικής ασπίδας.Η ενσωμάτωση και οι δοκιμές του ελικοφόρου σκάφους Dragonfly συνεχίζονται στο APL, το οποίο σχεδίασε το Dragonfly και ηγείται της αποστολής για τη NASA. Το Dragonfly έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί το 2028 και να φτάσει στον Τιτάνα το 2034 για να διεξάγει επιστημονικές έρευνες σε πολλαπλές τοποθεσίες, να δειγματοληπτήσει επιφανειακά υλικά για να μετρήσει τις λεπτομερείς συνθέσεις τους και να παρατηρήσει τη γεωλογία και τη μετεωρολογία στο μοναδικό φεγγάρι στο ηλιακό σύστημα που είναι γνωστό ότι έχει σημαντική ατμόσφαιρα.

Επικοινωνίες επί του πλοίου

Οι εργασίες συνεχίζονται για τη δοκιμή και την ενσωμάτωση του συστήματος επικοινωνιών του Dragonfly, συμπεριλαμβανομένων των κεραιών που θα συνδέσουν το ελικοφόρο με τους χειριστές πίσω στη Γη.Η ομάδα μέτρησε πρόσφατα τα μοτίβα σήματος που προέρχονται από τη μεγαλύτερη κεραία του Dragonfly – την κεραία υψηλής απολαβής ή HGA – σε έναν θάλαμο δοκιμών APL που προσομοιώνει το διαστημικό περιβάλλον. Η HGA είναι μια κεραία ακτινικής γραμμής διαμέτρου 34,4 ιντσών, η οποία χρησιμοποιεί πολλές μικρές υποδοχές που συνεργάζονται για να δημιουργήσουν μια στενή, εστιασμένη δέσμη ραδιοσυχνοτήτων.Η τεχνολογία για αυτήν την κεραία αναπτύχθηκε αρχικά για την αποστολή DART της NASA και πετάει επίσης στο δίδυμο διαστημόπλοιο ESCAPADE της NASA.«Ένας απλός τρόπος για να φανταστεί κανείς την κεραία είναι σαν μια μεγάλη επίπεδη κεφαλή ντους: η ενέργεια εισέρχεται κοντά στο κέντρο και εξαπλώνεται μέσα από τις σχισμές με ελεγχόμενο μοτίβο», δήλωσε ο Matt Bray, επικεφαλής σχεδιαστής κεραιών Dragonfly στην APL. «Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει μια οικονομική, ανθεκτική και συμπαγή προσέγγιση για επικοινωνίες υψηλής απόδοσης σε ακραία διαστημικά περιβάλλοντα και παρέχει επίσης αεροδυναμικά οφέλη».Η HGA, η κύρια κεραία του Dragonfly για τη μετάδοση επιστημονικών δεδομένων, θα είναι προσαρτημένη στο πάνω κατάστρωμα του οχήματος προσεδάφισης σε ένα gimbal που θα του επιτρέπει να παρακολουθεί τη Γη από διάφορες θέσεις στην επιφάνεια του Τιτάνα. Θα είναι καλυμμένη με Kapton, ένα θερμομονωτικό, για προστασία από τις καιρικές συνθήκες του Τιτάνα και κατασκευασμένη για να λειτουργεί στο ψυχρό περιβάλλον της σελήνης, όπου οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος είναι 290 βαθμοί Φαρενάιτ υπό το μηδέν (179 βαθμοί Κελσίου υπό το μηδέν).Η κεραία HGA θα είναι μία από τις τρεις κεραίες του Dragonfly που έχουν σχεδιαστεί για επιχειρήσεις στον Τιτάνα. Το όχημα προσεδάφισης θα πετάει επίσης μια κεραία μεσαίου κέρδους, κυρίως ως εφεδρική κεραία για την HGA, και μια κεραία χαμηλού κέρδους, κυρίως για τη μετάδοση τόνων κατάστασης κατά τη διάρκεια της πτήσης, καθώς και για επικοινωνίες έκτακτης ανάγκης.

https://science.nasa.gov/blogs/dragonfly/2026/06/01/nasas-dragonfly-flight-system-faces-heat/

Ο μηχανικός της Lockheed Martin, Ντέρεκ Σάνον, αξιολογεί δείγματα υλικού θερμικής προστασίας για την θερμική ασπίδα Dragonfly πριν από τις δοκιμές στις εγκαταστάσεις ηλιακής θερμικής δοκιμής των Sandia National Labs στο Αλμπουκέρκη του Νέου Μεξικού.

Ο σχεδιαστής κεραίας Dragonfly, Matt Bray, επιθεωρεί την κεραία υψηλής απολαβής, ή HGA, της Dragonfly σε έναν θάλαμο δοκιμών στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής Johns Hopkins στο Laurel του Μέριλαντ. Η HGA είναι μια κεραία με ακτινική γραμμική σχισμή, η οποία χρησιμοποιεί πολλές μικρές σχισμές που συνεργάζονται για να δημιουργήσουν μια στενή, εστιασμένη δέσμη ραδιοκυμάτων. Οι κώνοι στο φόντο είναι ειδικοί απορροφητές που απορροφούν τα αδέσποτα ραδιοκύματα, κάνοντας το δωμάτιο να λειτουργεί περισσότερο σαν ανοιχτός χώρος.