NASA開發3D編織碳纖維可折疊隔熱傘 航天器可進行長時間遠距離空間探索

   9月12日,美國太空總署NASA對新研發的航天器隔熱罩進行了測試。這種新型隔熱罩在外觀上形似一把折疊傘,材料方面選用了碳纖維。這種新技術被稱為”Adaptable Deployable Entry Placement Technology“(自適應空間著陸收放技術),簡稱為ADEPT。

  眾所周知,當空間飛行器進入星球表面大氣層時,時速可達數千英里。高速行進的飛行器會與大氣層之間產生強烈的摩擦。摩擦所形成的超高溫度會對飛行器造成損壞。過去60多年間,研究人員使用了一種特殊的酚醛塑料制成的圓形盾牌來帶走這部分熱量。但這種塑料盾牌不僅非常重、質地過硬還造價昂貴,甚至還影響了飛行器的降落。
  
 
  而ADEPT因為傘形的設計,具備了可折疊的優勢。撐起時,形成的圓形傘面變身成一道隔熱的屏障,保護傘后的飛行器;收合時,能夠存放于飛行器內部,間接幫助飛行器提高運輸載荷,進而幫助人類進行長時間、遠距離的空間探索。
  
  因此,ADEPT技術的問世省去了制造更大功率火箭的麻煩,對于NASA今后執行星球登陸計劃時所需的更大尺寸隔熱罩的制造至關重要。
  除了可折疊這一顯著優勢之外,ADEPT技術的第二大優勢就是,隔熱罩的傘面是以3D編織技術,用碳纖維材料編織而成,再用傘骨和支架撐起來的。其中,覆于表面的碳纖維是保障飛行器安全進入大氣層、安全著陸,并提供熱保護的重要的屏障。同時,傘形的設計能夠盡可能增大與大氣層的接觸面,還能起到減速的作用。
  “碳纖維應用技術的突破是該技術得以實現的關鍵,用其織就的隔熱表面非常堅韌。”NASA方面ADEPT項目的負責人Paul Wercinski表示說,“碳纖維真是太適合高溫環境下的應用了。”
 
  為此次測試準備的ADEPT隔熱罩,直徑約為28英尺,在距地面60英里處展開,設計降落時速為3馬赫,約合2300英里/小時,測試總耗時15分鐘。這樣的速度雖然并不能與空間著陸的真實時速相比,所產生的熱量也不能與后者相提并論,但工程師們主要是希望通過此次測試,驗證一下新型隔熱傘在空間中展開的效果,評估其在進入地球大氣層并返回著陸點時的空氣動力學穩定性。
  “對于像ADEPT這樣的可折疊隔熱罩,僅僅進行地面測試遠遠不夠。終它還是要去適應真正空間條件下失重、真空的環境,并且保持穩定的工作狀態。”Wercinski補充說道。
  ADEPT項目計劃的下一步是從更高的軌道返回地球,在17,000英里/小時的速度條件下再進行一次測試,以便使這項技術更加成熟、完善。NASA方面的目標是將其應用于探索金星、火星、土衛六等星球,或是運送月球樣本返回地球。