211service.com
Immagini Hot Space Shuttle
I ricercatori della NASA stanno utilizzando un nuovo sistema di imaging termico a bordo di un aereo della Marina per catturare immagini di modelli di calore che illuminano la superficie della navetta spaziale mentre ritorna attraverso l'atmosfera terrestre. I ricercatori hanno finora ripreso tre missioni shuttle e stanno elaborando i dati per creare mappe 3D della temperatura superficiale. I dati consentiranno agli ingegneri di progettare sistemi per proteggere i futuri veicoli spaziali dal calore bruciante, fino a 5.500 gradi Celsius, osservato durante il rientro.
Corpo caldo: Queste immagini termiche sono state scattate dallo space shuttle Scoperta l'11 settembre. I dati sulla temperatura sono stati utilizzati per creare le immagini a colori (al centro e in basso), il blu è la temperatura più bassa e il rosso la più alta.
Vogliamo capire le temperature di picco, quando si verificano e dove, poiché ciò determina il tipo di materiale e le dimensioni di un sistema di protezione, afferma Thomas Horvath, ricercatore principale del progetto, chiamato Hypersonic Thermodynamic InfraRed Measurements (HYTHIRM), a Langley Research Center di Hampton, Virginia.
La NASA è diventata più interessata alla sicurezza e allo sviluppo di strumenti per l'ispezione e la protezione della navetta dallo space shuttle del 2003 Colombia disastro, quando il danno all'ala della navetta ha compromesso il suo scudo resistente al calore, causando la perdita dell'integrità strutturale e la rottura durante il rientro, uccidendo tutti e sette gli astronauti a bordo. Horvath, anche un membro del team di supporto del Commissione investigativa sugli incidenti della Columbia (CAIB), afferma che il progetto HYTHIRM è stato sviluppato in risposta al Colombia incidente.
Certamente penso che [i ricercatori] possano imparare qualcosa su cosa causa il riscaldamento, dice Douglas Osheroff , professore di fisica e fisica applicata alla Stanford University e membro del CAIB. Aggiunge che le immagini termiche potrebbero essere utilizzate anche come strumento diagnostico per verificare l'integrità delle piastrelle delle navette durante il rientro. Attualmente gli ingegneri devono ispezionare manualmente le tessere al ritorno della navetta.
Per l'immagine della navetta, i ricercatori hanno utilizzato un nuovo sistema ottico chiamato Cast Glance a bordo di un aereo P-3 Orion della Marina. Il sistema è utilizzato principalmente dal Dipartimento della Difesa per missioni di difesa missilistica e quindi ha dovuto essere leggermente modificato per il progetto della NASA. I ricercatori della Marina hanno aggiunto una videocamera standard ad alta risoluzione e l'hanno regolata per filtrare la luce infrarossa. Hanno quindi calibrato i sensori ottici di Cast Glance in modo che, misurando la radiazione infrarossa della navetta, potessero calcolare le temperature superficiali.
L'aereo della Marina vola a meno di 37 chilometri dallo space shuttle quando quest'ultimo viaggia a velocità comprese tra due e tre miglia al secondo, acquisendo otto minuti ininterrotti di dati: circa 10.000-15.000 immagini per ogni missione.
L'obiettivo dei ricercatori era il ventre della navetta, che è coperto da circa 10.000 piastrelle di protezione termica. Le zone di riscaldamento più alte, vicino al naso e lungo il bordo d'attacco di ciascuna ala, sono realizzate con un materiale chiamato carbonio-carbonio rinforzato (RCC). Mentre la navetta spinge via le molecole d'aria, afferma Deborah Tomek, project manager di HYTHIRM, uno strato limite o regione protettiva, simile all'isolamento, si forma attorno alla navetta dove le temperature sono comprese tra 1.093 e 1.649 gradi Celsius. Appena fuori da quello strato limite le temperature possono raggiungere i soffocanti 5.500 gradi.
Eventuali danni alle piastrelle, o una sporgenza o un urto sul ventre della navetta, possono causare una rottura dello strato limite e consentire il calore estremo. Di particolare interesse sono i riempitivi, pezzi di tessuto ceramico dello spessore di un foglio di carta che si incastrano tra le piastrelle per fornire un cuscino, che sono noti per sporgere . (La NASA, tuttavia, afferma che i riempitivi non impongono un problema di sicurezza.)
I ricercatori di Langley hanno ripreso tre missioni dello shuttle: Scoperta il 28 marzo ( STS-119 ); Atlantide il 24 maggio ( STS-125 ); e Scoperta di nuovo l'11 settembre ( STS-128 ). Hanno anche condotto due piccoli esperimenti di ricerca di volo. Abbiamo aggiunto una piccola protuberanza a Scoperta 's, circa un quarto di pollice, per capire meglio quella che viene chiamata transizione o viaggio dello strato limite nei campi di flusso, dice Tomek. I ricercatori hanno anche rivestito due delle piastrelle con un materiale che è stato sviluppato per lo scudo termico del veicolo di esplorazione dell'equipaggio di Orion.
I ricercatori stanno appena iniziando a elaborare tutti i dati raccolti in mappe 3D della temperatura superficiale, che confronteranno con le misurazioni dei sensori termici sul ventre della navetta e con modelli computazionali fluidodinamici. Horvath afferma che presenteranno i loro risultati a una conferenza nel gennaio 2010.
Tuttavia, i ricercatori hanno già visto alcuni risultati inaspettati. Una piccola imperfezione, possibilmente piccola quanto un decimo di pollice, sul lato opposto rispetto alla protuberanza apposta su Scoperta 's, ha creato temperature elevate in un'area molto più ampia di quella che si vede normalmente, afferma Horvath.
Osheroff dice di essere interessato a vedere se l'analisi trova risultati diversi per diversi orbiter. Per esempio, Colombia è stata la prima navetta costruita ed è più pesante di 20.000 libbre rispetto agli altri orbiter. I modelli di riscaldamento dipendono dall'atteggiamento o dall'orientamento dell'orbiter durante il rientro, quindi sarebbe utile condurre test per almeno due voli di ciascun orbiter.
Ci sono solo sei voli rimanenti dello space shuttle prima che gli orbiter siano programmati per il ritiro. Horvath dice che i ricercatori sperano di poter continuare a immaginare le restanti missioni, ma l'approvazione finale è ancora in attesa. La nostra capacità di prevedere con precisione i dati termici avrà un profondo impatto sui progetti per i nuovi veicoli, afferma.