NASA將在充氣式熱屏蔽技術演示期間的微小包裹中恢復大量數據

2022年10月28日20:48:11 科學 1682

在2022年11月的一次充氣式隔熱罩演示之後,一個回收小組將使用GPS在太平洋約900英里的區域內搜索一個亮黃色的太空艙。該膠囊的大小和形狀與一個大檸檬差不多,攜帶着關鍵的數據。

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這個微小的包裹是一個可彈出的數據模塊(EDM),用於美國宇航局的技術演示,可充氣減速器的低地球軌道飛行測試(LOFTID)。LOFTID將展示一種有可能用於人類登陸火星的充氣式熱屏蔽技術。一旦LOFTID飛行器在發射後到達太空,隔熱罩將充氣,然後LOFTID再入飛行器將進入地球大氣層並濺落在太平洋。

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充氣式減速器(LOFTID)的低地球軌道飛行測試圖。資料來源:美國國家航空航天局

位於LOFTID再入飛行器內的EDM包含LOFTID飛行期間記錄的傳感器和照相機數據。這些數據將包括熱屏蔽所經歷的溫度和壓力,並將向團隊展示LOFTID在演示過程中的表現如何。LOFTID再入飛行器也會記錄這些數據,因為EDM被設計為飛行數據的冗餘來源,在濺落時將被恢復。這只是為了防止團隊無法恢復再入飛行器本身。

位於弗吉尼亞州漢普頓的美國宇航局蘭利研究中心EDM子系統負責人布萊恩-索爾曼說:"EDM的創建是為了給團隊提供一個恢復飛行測試數據的輔助方式。我們擁有EDM的原因來自於充氣再入飛行器實驗的飛行測試,在那次測試中,團隊從未回收過飛行器。"

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羅伯特-迪爾曼在一次回收測試中從水中撈起LOFTID可彈射數據模塊工程開發單元。資料來源:美國宇航局

在飛行演示期間,LOFTID再入飛行器重新進入地球大氣層後,EDM將在大約50000英尺的高度從航天器上釋放。一股電流將通過一個彈簧加載系統觸發模塊的釋放。它將自由落體到夏威夷海岸的太平洋中,並應在航天器濺落位置的10英里內降落。

該小組將能夠使用多個通信系統來定位EDM,這些系統通過回收小組發射的安裝在氣象氣球上的中繼器發送GPS坐標。中繼器將坐標傳送到一個手持式地面站設備,這是一個帶有跟蹤應用程序的改良手機。手機將顯示經緯度坐標、範圍和指向EDM位置的箭頭,隨着EDM在海洋中的漂移而更新。

為了準備尋找EDM,LOFTID團隊對EDM進行了許多功能測試,以及一系列的實踐恢複測試。科學家和工程師們通過使用多種方法尋找這個檸檬大小的物體來測試他們設備的極限,從在陸地上與它玩捉迷藏到從大西洋中追蹤和回收EDM。

為了測試回收程序,首先,該小組通過在陸地上隱藏EDM進行實驗。在一個大型的捉迷藏遊戲中,索爾曼會把小部件藏起來讓回收小組追蹤。通過在蘭利和周邊地區多次反覆的回收測試,該團隊能夠練習和驗證他們的跟蹤和回收技術和設備。

接下來,實驗從陸地轉移到水中。該團隊以他們所期望的實際LOFTID EDM回收的方式來模擬他們的測試,在大西洋中實施類似飛行的技術和測量技術進行練習。

"當我們打開我們的跟蹤設備時,我們釋放了一個帶有繼電器的氣象氣球,"來自NASA蘭利的Robert Mosher說,他是EDM水上回收測試的負責人。"在大約10分鐘內,我們成功地鎖定了一個信號,並收到了經緯度坐標。"

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機械工程師Anjie Emmett拿着LOFTID可彈出數據模塊,這個黃色的、檸檬形的小部件將存放技術演示期間記錄的所有數據的副本。

在水上測試期間,該團隊能夠與蘭利-尤斯特斯聯合基地的美國軍隊合作。他們像進行落水演習一樣進行測試。EDM被扔到了船上。在美國陸軍登陸艇上,該小組在尋找EDM的過程中只需要糾正一次方向。

"這次測試提供了不可或缺的練習,在船的甲板上工作,了解信號在海洋中晃動時的可靠程度,"Mosher說。"這也是我職業生涯的一個亮點,能夠協調整個活動並與美國軍隊合作。"

在陸上和海上的這些成功測試之後,小型EDM已經準備好在LOFTID的飛行演示中發揮重要作用。

美國宇航局的充氣式減速器低地球軌道飛行試驗,或LOFTID,正在演示一種用於大氣層再入的交叉氣溶膠殼--一種熱防護罩。由於目前的剛性氣溶膠殼受到火箭護罩尺寸的限制,美國宇航局在有大氣層的目的地所面臨的挑戰之一是如何運送重型有效載荷(實驗、設備和人員)。一個答案是可充氣的氣溶膠殼,它的部署規模比護罩大得多。這項技術使美國國家航空航天局(NASA)的各種擬議任務得以實現,如火星、金星、土衛六以及返回地球等目的地。

LOFTID是為了紀念聯合發射聯盟(ULA)的高級項目經理伯納德-庫特,他於2020年8月去世,是LOFTID等技術的倡導者,可以降低進入太空的成本。

LOFTID計劃於11月搭載ULA Atlas V發射,作為輔助有效載荷與聯合極地勘測系統-2(JPSS-2)一起發射,這是一顆極地軌道氣象衛星。

LOFTID項目是通過美國宇航局的技術示範任務計劃管理和資助的,該計劃是該機構空間技術任務局的一部分。該項目由位於弗吉尼亞州漢普頓的NASA蘭利研究中心領導,與聯合發射聯盟合作,並由位於硅谷的NASA艾姆斯研究中心、位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾空間飛行中心和位於加利福尼亞州愛德華茲的阿姆斯特朗飛行研究中心提供幫助。位於佛羅里達州肯尼迪航天中心的美國宇航局發射服務項目負責管理髮射服務。

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