22 mei 2019

Hitteschild voor NASA’s Mars 2020 missie doorstaat testreeks succesvol

Op 25 april j.l. werd voor de Mars 2020 missie van NASA een belangrijke mijlpaal behaald. Het hitteschild voor de robotische Mars ruimtesonde  onderging toen de laatste en definitieve grote statische test. Ontworpen en gebouwd door Lockheed Martin is het 4,5 meter in doorsnee grote ablatieve schild aan de rigide thermische omstandigheden blootgesteld die het zal tegenkomen als het de atmosfeer van Mars binnen treedt. Wanneer het Mars 2020 ruimteschip de Rode Planeet bereikt op de geplande 18 februari 2021, zal de sonde, gewikkeld in zijn beschermende schelpvormig omhulsel  of ‘aeroshell’ genoemd, met een duizelingwekkende snelheid van 19.000 km per uur zich in de ijle Mars atmosfeer storten. Daarbij wordt de lucht voor de sonde  opgehoopt in een schokgolf die het tot supersonische snelheden zal vertragen. Deze als het ware ingesloten lucht zal verwarmen en verworden tot een gloeiend heet plasma dat zo heet is dat het door de sonde heen zou branden alsof het een vel papier is, ware het niet, dat het grote schotelvormige hittschild het beschermt. 

Hitteschild voor Mars-2020 missie credits; New Atlas / Lockheed Martin

Het is voor Lockheed Martin het tiende soortgelijke hitteschild dat ze ooit gemaakt hebben voor een NASA missie en tevens een van de grootste ooit gebouwd. De fenolische kunststof structuur beschermt het voertuig door de hitte van het oppervlak af te voeren terwijl het schild laag voor laag wegbrandt. Volgens Lockheed maakt de afmeting van het schild de landing  van de Mars 2020 sonde een van de meest uitdagende  ooit door een Mars missie uitgevoerd. Zelfs met tientallen jaren ervaring moet het bedrijf zeer zorgvuldige reeksen van testen uitvoeren om ervoor te zorgen dat het schild niet alleen bestand is tegen de hitte, maar ook tegen de extreme thermomechanische spanningen die worden opgewekt bij het binnentreden van de Mars atmosfeer. Bij deze testen gebruikte men  vacuümpompen om de spanningen van 63.500 kg op de structuur van het schild te simuleren of het equivalent van 120 procent van de verwachte vliegbelasting.

Artistieke impressie NASA Mars 2020 rover credits; NASA JPL New Atlas

 
Men gebruikte een nieuw type fotogrammetrie techniek voor het meten van de effecten van de stress op het schild, genaamd digitale beeldcorrelatie. Dit betekende dat de schildstructuur werd verzegeld in een speciale  vinyl wrap samengesteld uit donkere willekeurige spikkels op een witte achtergrond. Terwijl digitale camera’s het schild monitorde, veroorzaakten de spanningen die op de structuur werden aangebracht, dat de spikkels verschoven, waardoor een 3D-kaart werd gemaakt van hoe de belasting verplaatsingen en oppervlaktespanningen produceerde. Dit stelt de ingenieurs in staat om de stressfactoren over de gehele structuur te beoordelen in plaats van op een paar belangrijke locaties. “Hoewel we deze volledige fotogrammetrie techniek eerder hebben gebruikt, is dit de eerste succesvolle implementatie op officiële vluchthardware, “zegt Sotiris Kellas, NASA Langley’s hoofd voor de test demonstratie.   Lockheed deelde mede dat met het afronden van de belastingtests het bedrijf nu de Phenolic Impregnated Carbon Ablator (PICA) thermische beschermingssysteemtegels op de structuur zal aanbrengen voordat het schild wordt gekoppeld met de rest van de aershell. Bronnen; New Atlas / Lockheed Martin

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.