Оригинал взят у ![]()
za_neptunieв Очередная попытка создать надувной тормозной щит![6-метровый надувной экран]( "6-метровый надувной экран")
30 апреля на ракетный полигон Гавайских острововприбыл надувной теплозащитный экран с диаметром 6 метров. Источник.
16 мая на сайте NASAпоявилась новость, о том, что в июне этого года это космическое агентство проведет испытание своего нового надувного аэродинамического щита. Зачем это нужно? Аэродинамический щитнужен для торможения любого космического корабля при посадке на небесном теле с плотной атмосферой. Он гасит большую часть космической скорости, перед тем как выпустить парашютыи запустить двигатели мягкой посадки. Сейчас его делают цельным из тугоплавких металлов или жаростойкой керамики. Из-за этого аэродинамический щит занимает львиную долю массы любого спускаемого аппарата. Целью создания надувного экрана с жаропрочной оболочкой, как раз является уменьшение массы экрана, а также его компактность. Компактность связана с тем, что надувной экран надувается автоматически перед входом в атмосферу и может иметь очень большие размеры по сравнению с обычным экраном. У обычного экрана размеры строго ограничены диаметром головного обтекателя ракето-носителя (сейчас этот параметр не превышает 5 метров). Такая технология должна удешевить посадку на такие небесные тела, как, к примеру, планета Земля, Марсили спутник Титан.
Но перед детальным описанием эксперимента NASAнемного предыстории. Попытки создать такой надувной экран ранее предпринимались неоднократно, с различным успехом.
Еще с конца 90х в НПО имени Лавочкинасовместно с европейской компанией Astriumсоздавался похожий экран под названием Демонстратор.
Демонстраторпредставлял контейнер диаметром около метра и массой в 143 кг, который после наддува баллонами со сжатым воздухом, формировал надувной экран с диаметром до 3.8 метров.
![Демонстратор 1]( "Демонстратор 1")
Демонстраторв транспортном положение. Источник.
![Демонстратор 2]( "Демонстратор 2")
Демонстраторс полностью развернутым экраном. Источник.
В Россиибыло проведено четыре испытания этого экрана.
Первый запуск 9 февраля 2000 годабыл орбитальным, как одна из тестовых нагрузок нового разгонного блока Фрегат. Разгонный блок Фрегаттакже был оборудован отдельным надувным экраном (общая сухая масса вместе с ним составила 1820 кг). Как утверждаютна сайте НПО Лавочникаполет прошел нормально и Демонстраторбыл найден в Казахстанена 8-ые сутки поисков.
В другом источникеесть несколько больше подробностей. Надувной экран на Фрегате (разработки НИЦ имени Г.Н. Бабакина) был диаметром 14 метров. По предположениям разработчиков найти его быстро не удалось из-за непогоды и поэтому местные жители сдали аппарат на металлом (в степи нашли титановые бакиот Фрегата). Сам Демостраторударился об землю со значительно большей скоростью, чем был рассчитан – 60 метров в секунду против 12.
После первого частично успешного испытаниябыли проведены еще три испытания. Они уже заключались в запусках Демонстраторапо баллистической траектории с подводной лодки из Баренцево моряв район Камчатки.
![Демонстратор 3]( "Демонстратор 3")
Схема полета Демонстратора. Источник.
Во время второго испытания 20 июня 2001 годаДемонстратор, оснащенный также двумя лепестками солнечного парусане смог отделиться от третьей ступени в расчетное время. В результате чего он упал в районе затопления третьей ступени.
Третий запуск 12 июля 2002 годатакже закончился нештатным отделением Демонстратораот ракеты. Основной причиной называетсяразрушение защитной капсулы оболочки после команды на разделение второй и третье ступени.
Наконец последний запуск 7 октября 2005 годапрошел по намеченному плану. Полученная телеметрия показала, что надувной экран был успешно развернут, дальнейшее снижение происходило с плановой скоростью. Но в связи с тем, что аварийный радиомаяк после посадки не сработал, аппарат на Камчаткенайти не удалось.
После этого испытания в Россииэтой технологии к сожалению надолго прекратились.
Спустя некоторое время этой технологией заинтересовались в США. Американцы подошли к этому делу более осторожно, не решаясь сразу на испытания экрана на космических скоростях.
Первый американский прототип по массе и размеру экрана сильно похож на наш Демонстратор. Его массасоставляет 128 кг, а диаметр надувного экрана после развертывания около четырех метров.
![IRVE 1]( "IRVE 1")
Американский протопит IRVE (Inflatable Vehicle Re-Entry)в сложенном и развернутом состояние. Источник.
Для испытания аппарата NASAиспользовала метеорологическую ракету Black Brant 9, которая поднимала аппарат на 200 км. Первое испытание в 2007 году было неудачнымиз-за нештатного отделения от ракеты. Второй запуск был произведен с космодрома на острове Уоллопс17 августа 2009 года.
![IRVE 2]( "IRVE 2")
Схема испытания IRVE. Источник.
В ходе испытаний была получена телеметрия и видеоизображение, что все этапы прошли успешно, а сам аппарат в Атлантическом океанерешили не искать.
Видео этого испытания можно посмотреть здесь.
Во время третьего испытания 23 июля 2012 годана том же космодроме Уоллопс испытывался уже модернизированный прототип IRVE-3. Его масса подросладо 308 кг при том же размере экрана. Высота запуска аппарата составила уже 463 кмс целью тестирования экрана на скорости в 20 скоростей звука.Видеокамеры заснялипроцесс раскрытия надувного экрана. В этот раз были предприняты уже попытки найти аппарат в океане. Они были успешными, даже не смотря на то, что аппарат отклонился от номинальной траектории на 50 км. Сначала радар смог определить примерное местоположение аппарата, а затем самолет спустя 1 час после приводнения, нашел аппарат в 1 км от предсказанного места. Спустя еще 2 часа, катер смог подойти и забрать аппарат себе на борт.
![IRVE приводение]( "IRVE приводение")
Снимки приводнившегося аппарата в океане с самолета и катера. Источник.
После успешного испытания NASAзадумалось о более крупном прототипе. Он получил название LDSD (Low-Density Supersonic Decelerator). Тут предполагается создать для Марса два надувных теплозащитных экрана диаметром в 6 и 8 метров. Меньший планируется использовать для доставки автоматических зондов, больший для пилотируемых экспедиций. Кроме того, в рамках того же проекта предполагается создать новый парашют для сверхзвукового торможения. Этот парашют будет более чем в 2 раза больше, чем у тяжелого марсианского ровера Любопытство.
![Проекты]( "Проекты")
Внешний вид разработок проекта LDSD. Источник.
В перспективе в NASAподумывают и о 20-метровом надувном экране:
![20 метровый надувной экран]( "20 метровый надувной экран")
Перспективный 20-метровый надувной экранпо сравнению с зондами Викинги Любопытство. Источник.
6-метровый вариант надувного экрана уже прошел успешные испытания на ракетной тележке в 2012 году. Видео подобного испытания можно увидеть здесь.
![Испытания на ракетной тележке]( "Испытания на ракетной тележке")
Испытания на ракетной тележке. Источник
Теперь же в NASAпланируется более сложный тест 3 июня этого года. Сначала аэростат поднимет демонстратор на высоту около 36 км, затем аппарат отделиться от аэростата и, включив ракетный двигатель, поднимется до высоты в 60 км. Это позволит аппарату разогнаться до 4 скоростей звукаи проверить надувной 6-метровый экран на прочность в условиях разреженной атмосферы, похожей на марсианскую. После этого аппарат сможет проверить в действие и парашют. Запуск аэростата планируется с Гавайских островов, а посадка в Тихом океане. NASAобещает прямую трансляцию эксперимента с бортовых камер.
![Схема испытания 3 июня]( "Схема испытания 3 июня")
Схема испытания 3 июня. Источник.
Если испытания закончиться успехом, то NASAожидаетв будущем создать на основе этой технологии посадочные системы, которые смогут доставлять на поверхность Марсаот 2.5 до 100 тонн грузов. Для сравнения самый крупный посадочный аппарат на Марсевесит меньше тонны (марсианский вездеход Любопытство). Масса сегодняшних посадочных марсианских аппаратов сравнима с их теплозащитными экранами (к примеру, у Викинговэкран весил 600 кг, у Любопытства 907 кг). Это значит, что может произойти очередная революция в космонавтике, а также исследование еще более далеких миров, как Титан.
za_neptunieв Очередная попытка создать надувной тормозной щит
30 апреля на ракетный полигон Гавайских острововприбыл надувной теплозащитный экран с диаметром 6 метров. Источник.
16 мая на сайте NASAпоявилась новость, о том, что в июне этого года это космическое агентство проведет испытание своего нового надувного аэродинамического щита. Зачем это нужно? Аэродинамический щитнужен для торможения любого космического корабля при посадке на небесном теле с плотной атмосферой. Он гасит большую часть космической скорости, перед тем как выпустить парашютыи запустить двигатели мягкой посадки. Сейчас его делают цельным из тугоплавких металлов или жаростойкой керамики. Из-за этого аэродинамический щит занимает львиную долю массы любого спускаемого аппарата. Целью создания надувного экрана с жаропрочной оболочкой, как раз является уменьшение массы экрана, а также его компактность. Компактность связана с тем, что надувной экран надувается автоматически перед входом в атмосферу и может иметь очень большие размеры по сравнению с обычным экраном. У обычного экрана размеры строго ограничены диаметром головного обтекателя ракето-носителя (сейчас этот параметр не превышает 5 метров). Такая технология должна удешевить посадку на такие небесные тела, как, к примеру, планета Земля, Марсили спутник Титан.
Но перед детальным описанием эксперимента NASAнемного предыстории. Попытки создать такой надувной экран ранее предпринимались неоднократно, с различным успехом.
Еще с конца 90х в НПО имени Лавочкинасовместно с европейской компанией Astriumсоздавался похожий экран под названием Демонстратор.
Демонстраторпредставлял контейнер диаметром около метра и массой в 143 кг, который после наддува баллонами со сжатым воздухом, формировал надувной экран с диаметром до 3.8 метров.
Демонстраторв транспортном положение. Источник.
Демонстраторс полностью развернутым экраном. Источник.
В Россиибыло проведено четыре испытания этого экрана.
Первый запуск 9 февраля 2000 годабыл орбитальным, как одна из тестовых нагрузок нового разгонного блока Фрегат. Разгонный блок Фрегаттакже был оборудован отдельным надувным экраном (общая сухая масса вместе с ним составила 1820 кг). Как утверждаютна сайте НПО Лавочникаполет прошел нормально и Демонстраторбыл найден в Казахстанена 8-ые сутки поисков.
В другом источникеесть несколько больше подробностей. Надувной экран на Фрегате (разработки НИЦ имени Г.Н. Бабакина) был диаметром 14 метров. По предположениям разработчиков найти его быстро не удалось из-за непогоды и поэтому местные жители сдали аппарат на металлом (в степи нашли титановые бакиот Фрегата). Сам Демостраторударился об землю со значительно большей скоростью, чем был рассчитан – 60 метров в секунду против 12.
После первого частично успешного испытаниябыли проведены еще три испытания. Они уже заключались в запусках Демонстраторапо баллистической траектории с подводной лодки из Баренцево моряв район Камчатки.
Схема полета Демонстратора. Источник.
Во время второго испытания 20 июня 2001 годаДемонстратор, оснащенный также двумя лепестками солнечного парусане смог отделиться от третьей ступени в расчетное время. В результате чего он упал в районе затопления третьей ступени.
Третий запуск 12 июля 2002 годатакже закончился нештатным отделением Демонстратораот ракеты. Основной причиной называетсяразрушение защитной капсулы оболочки после команды на разделение второй и третье ступени.
Наконец последний запуск 7 октября 2005 годапрошел по намеченному плану. Полученная телеметрия показала, что надувной экран был успешно развернут, дальнейшее снижение происходило с плановой скоростью. Но в связи с тем, что аварийный радиомаяк после посадки не сработал, аппарат на Камчаткенайти не удалось.
После этого испытания в Россииэтой технологии к сожалению надолго прекратились.
Спустя некоторое время этой технологией заинтересовались в США. Американцы подошли к этому делу более осторожно, не решаясь сразу на испытания экрана на космических скоростях.
Первый американский прототип по массе и размеру экрана сильно похож на наш Демонстратор. Его массасоставляет 128 кг, а диаметр надувного экрана после развертывания около четырех метров.
Американский протопит IRVE (Inflatable Vehicle Re-Entry)в сложенном и развернутом состояние. Источник.
Для испытания аппарата NASAиспользовала метеорологическую ракету Black Brant 9, которая поднимала аппарат на 200 км. Первое испытание в 2007 году было неудачнымиз-за нештатного отделения от ракеты. Второй запуск был произведен с космодрома на острове Уоллопс17 августа 2009 года.
Схема испытания IRVE. Источник.
В ходе испытаний была получена телеметрия и видеоизображение, что все этапы прошли успешно, а сам аппарат в Атлантическом океанерешили не искать.
Видео этого испытания можно посмотреть здесь.
Во время третьего испытания 23 июля 2012 годана том же космодроме Уоллопс испытывался уже модернизированный прототип IRVE-3. Его масса подросладо 308 кг при том же размере экрана. Высота запуска аппарата составила уже 463 кмс целью тестирования экрана на скорости в 20 скоростей звука.Видеокамеры заснялипроцесс раскрытия надувного экрана. В этот раз были предприняты уже попытки найти аппарат в океане. Они были успешными, даже не смотря на то, что аппарат отклонился от номинальной траектории на 50 км. Сначала радар смог определить примерное местоположение аппарата, а затем самолет спустя 1 час после приводнения, нашел аппарат в 1 км от предсказанного места. Спустя еще 2 часа, катер смог подойти и забрать аппарат себе на борт.
Снимки приводнившегося аппарата в океане с самолета и катера. Источник.
После успешного испытания NASAзадумалось о более крупном прототипе. Он получил название LDSD (Low-Density Supersonic Decelerator). Тут предполагается создать для Марса два надувных теплозащитных экрана диаметром в 6 и 8 метров. Меньший планируется использовать для доставки автоматических зондов, больший для пилотируемых экспедиций. Кроме того, в рамках того же проекта предполагается создать новый парашют для сверхзвукового торможения. Этот парашют будет более чем в 2 раза больше, чем у тяжелого марсианского ровера Любопытство.
Внешний вид разработок проекта LDSD. Источник.
В перспективе в NASAподумывают и о 20-метровом надувном экране:
Перспективный 20-метровый надувной экранпо сравнению с зондами Викинги Любопытство. Источник.
6-метровый вариант надувного экрана уже прошел успешные испытания на ракетной тележке в 2012 году. Видео подобного испытания можно увидеть здесь.
Испытания на ракетной тележке. Источник
Теперь же в NASAпланируется более сложный тест 3 июня этого года. Сначала аэростат поднимет демонстратор на высоту около 36 км, затем аппарат отделиться от аэростата и, включив ракетный двигатель, поднимется до высоты в 60 км. Это позволит аппарату разогнаться до 4 скоростей звукаи проверить надувной 6-метровый экран на прочность в условиях разреженной атмосферы, похожей на марсианскую. После этого аппарат сможет проверить в действие и парашют. Запуск аэростата планируется с Гавайских островов, а посадка в Тихом океане. NASAобещает прямую трансляцию эксперимента с бортовых камер.
Схема испытания 3 июня. Источник.
Если испытания закончиться успехом, то NASAожидаетв будущем создать на основе этой технологии посадочные системы, которые смогут доставлять на поверхность Марсаот 2.5 до 100 тонн грузов. Для сравнения самый крупный посадочный аппарат на Марсевесит меньше тонны (марсианский вездеход Любопытство). Масса сегодняшних посадочных марсианских аппаратов сравнима с их теплозащитными экранами (к примеру, у Викинговэкран весил 600 кг, у Любопытства 907 кг). Это значит, что может произойти очередная революция в космонавтике, а также исследование еще более далеких миров, как Титан.