Modyfikacje systemu termicznego dla STS-133 i STS-134

0

NASA planuje po raz kolejny dokonać modyfikacji fragmentu osłony termicznej na wahadłowcach w ramach eksperymentu Boundary Layer Transition (BLT) Detailed Test Objective (DTO). Modyfikacja ma być zaimplementowana na orbiterach Discovery i Endeavour, które polecą w ramach misji STS-133 i STS-134.

Czym jest Boundary Layer Transition (BLT) Detailed Test Objective (DTO)?
W roku 2007 podczas przygotowywania planów i procedur dla misji STS-126, zdecydowano o przeprowadzeniu ciekawego eksperymentu, który miał zostać przeprowadzony podczas wejścia wahadłowca w ziemską atmosferę. Gdy orbiter rozpoczyna hamowanie atmosferyczne, to na skutek adiabatycznego sprężania powietrza tuż przed jego powierzchnią, ulega on rozgrzaniu do bardzo wysokich temperatur. Okazuje się, że maksymalna temperatura na wahadłowcu, rzędu 2-3tyś stopni F jest notowana m.in. w obrębie krawędzi natarcia skrzydeł. Jednak już kilkanaście centymetrów dalej znajduje się warstwa graniczna (boundary layer) powyżej której plazma otaczająca wahadłowiec ma dużo wyższą temperaturę (nawet około 10tyś stopni F). Dopóki powierzchnia wahadłowca jest w miarę gładka i opływowa to warstwa graniczna skutecznie rozdziela oba obszary o różnej temperaturze. Co się stanie gdy powierzchnia osłony termicznej straci lokalnie swoją gładkość np: w skutek uszkodzenia płytek osłony termicznej? Z pewnością przepływ powietrza poruszającego się z prędkościami hipersonicznymi ulegnie zakłóceniu. Pojawi się przepływ turbulentny i lokalnie osłona termiczna będzie poddana wyższym temperaturom niż normalnie. W szczególnych przypadkach taki zakłócony przepływ mógłby doprowadzić do uszkodzenia fragmentu osłony termicznej.

W przypadku jakichkolwiek uszkodzeń płytek osłony termicznej na wahadłowcu, konieczne jest określenie w jakim stopniu zmiana w gładkości powierzchni może spowodować zwiększenie temperatury i czy możliwe są ewentualne uszkodzenia. NASA co prawda dysponuje środkami do przeprowadzenia odpowiednich symulacji jednak jak każdy model teoretyczny tak i ten należy poprzeć odpowiednimi badaniami doświadczalnymi. Z taką motywacją na czas misji STS-126 wahadłowca Endeavour postanowiono zmodyfikować jedną z płytek osłony termicznej przez dodanie odpowiednio uformowanej krawędzi, której zadaniem miało być wytworzenie przepływu turbulentnego.

Eksperyment został także przeprowadzony podczas misji STS-119 (Discovery), STS-128 (Discovery) i STS-131 (Discovery). Obecnie planuje się także przeprowadzenie eksperymentu BLT DTO podczas dwóch ostatnich (według oficjalnego planu) lotów wahadłowców STS-133 (Discovery) i STS-134 (Endeavour). W tych misjach modyfikacja płytki osłony termicznej ma wynosić pół cala. Poniżej przedstawiamy zapis z konferencji prasowej dotyczącej misji STS-128 gdzie jest omawiany eksperyment BLT DTO.

{youtube}BNUY0bVo_Vk{/youtube}
Konferencja prasowa omawiająca eksperyment BLT DTO podczas misji STS-128 (NASA)

Źródło: NASA, nasaspaceflight

Zdjęcie modyfikacji osłony termicznej wykonane po locie STS-119 (NASA)

Zdjęcie wykonane w zakresie podczerwienie pokazujące wahadłowiec Discovery (STS-119) podczas wejścia w atmosferę. Wyraźnie widoczny jest obszar o wyższej temperaturze gdzie dokonano modyfikacji osłony cieplnej (NASA)

Share.

Comments are closed.