ESA chce przetestować osłonę termiczną rozkładaną jak origami. Ma chronić statek kosmiczny niczym tarcza

W tym artykule:

1. Pridwen – innowacyjna osłona termiczna
2. Osłona wielokrotnego użytku
3. Testy orbitalne tarczy

Gdy w ubiegłym roku statek kosmiczny Orion powracał na Ziemię po udanym teście księżycowym, fale kompresyjne rozgrzały jego zewnętrzne osłony do temperatury 2760 stopni Celsjusza. Jest to połowa temperatury Słońca. Aby poradzić sobie z tak ekstremalnymi warunkami, osłona termiczna Oriona przeszła ponad tysiąc testów. Wystawiana była na działanie gorących i szybko poruszających się gazów, co miało symulować moment wejścia w atmosferę.

Osłony termiczne Oriona wykonane są z materiału ablacyjnego, który spala się w kontrolowany sposób. Dzięki temu utrzymuje ciepło z dala od statku. Po każdym wejściu w atmosferę osłona termiczna musi być odbudowywana. A co, gdyby osłona była wielokrotnego użytku i rozwijała się przed statkiem niczym tarcza? Jak Pridwen, mityczna tarcza króla Artura?

Pridwen – innowacyjna osłona termiczna

Właśnie do legend o heroicznym królu nawiązuje projekt rozwijany przez Space Forge na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Pridwen to nowatorska osłona termiczna, nawiązująca do japońskiej sztuki składania papieru – origami. Ma wyskoczyć przed statek kosmiczny podczas jego wejścia w atmosferę, a po wykonaniu zadania złożyć się.

NASA twierdzi, że do 2030 roku na Księżycu będą mieszkać ludzie

Według naukowców z NASA, w ciągu najbliższej dekady, ludzie będą żyć i pracować na Księżycu. Wkrótce na Srebrnym Globie ma zostać zbudowana stała stacja kosmiczna.

Walijski startup Space Forge zamierza wypróbować swój system na testowym satelicie o nazwie ForgeStar. Pridwen – w przeciwieństwie do ablacyjnych osłon termicznych, takich jak te stosowane w kapsule Dragon firmy SpaceX czy wspomnianym już statku Orion, które trzeba wymienić po każdej misji – nie wymaga odbudowywania.

Osłona wielokrotnego użytku

Pomysł zakłada skonstruowanie i rozwinięcie podczas wejścia w atmosferę na tyle dużej osłony termicznej, aby była ona zdolna wypromieniowywać ciepło generowane przez tarcie powietrza. Wykonana ze stopu wysokotemperaturowego tarcza została zaprojektowana tak, aby składała się wewnątrz wyrzutni po wykonaniu zadania.

Standardowe ablacyjne osłony termiczne usuwają niepożądane ciepło poprzez stopniowe wypalanie kawałków osłony. Zamiast ablacji, Pridwen opiera się na promieniowaniu. Wysokotemperaturowa tkanina stopowa ma wystarczająco dużą powierzchnię, aby strumień ciepła mógł rozprzestrzeniać się po niej równomiernie i stopniowo oddawać energię.

Startup przekonuje, że tarcza Pridwen będzie również służyć do spowolnienia satelity na tyle, aby mógł przetrwać lądowanie bez spadochronu. Po wytraceniu prędkości taki satelita czy statek ma być łapany w sieć.

Testy orbitalne tarczy

Osłona termiczna przeszła już wielokrotne testy. Musiała m.in. pozwolić na spowolnienie i przechwycenie przedmiotów spadających z wysokości 17 km. Ale to wciąż niewiele. Konieczny jest test orbitalny. Zdaniem ESA może dojść do niego jeszcze w tym roku.

Co ważne, projekt osłony Pridwen wybiega daleko poza konieczność ochrony załogowych statków kosmicznych. Firma opracowała tarczę jako część szerszej wizji, wedle której konieczne będzie znalezienie niedrogiego rozwiązania na transportowanie towarów wytwarzanych na orbicie. Mowa o farmaceutykach, nadprzewodnikach i produktach górnictwa kosmicznego, które mają być rutynowo dostarczane na Ziemię.

Projekt był wspierany przez Program Ogólnego Wsparcia Technologicznego ESA, który przygotowuje obiecujące technologie dla rynków kosmicznych i komercyjnych. Pridwen wspiera także Brytyjska Agencja Kosmiczna.

Źródło: ESA.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.