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NASA开发3D编织碳纤维可折叠隔热伞 航天器可进行长时间远距离空间探索
发布日期:2018-09-29  来源:JEC  浏览次数:522
 
   9月12日,美国太空总署NASA对新研发的航天器隔热罩进行了测试。这种新型隔热罩在外观上形似一把折叠伞,材料方面选用了碳纤维。这种新技术被称为”Adaptable Deployable Entry Placement Technology“(自适应空间着陆收放技术),简称为ADEPT。
  众所周知,当空间飞行器进入星球表面大气层时,时速可达数千英里。高速行进的飞行器会与大气层之间产生强烈的摩擦。摩擦所形成的超高温度会对飞行器造成损坏。过去60多年间,研究人员使用了一种特殊的酚醛塑料制成的圆形盾牌来带走这部分热量。但这种塑料盾牌不仅非常重、质地过硬还造价昂贵,甚至还影响了飞行器的降落。
  
 
  而ADEPT因为伞形的设计,具备了可折叠的优势。撑起时,形成的圆形伞面变身成一道隔热的屏障,保护伞后的飞行器;收合时,能够存放于飞行器内部,间接帮助飞行器提高运输载荷,进而帮助人类进行长时间、远距离的空间探索。
  
  因此,ADEPT技术的问世省去了制造更大功率火箭的麻烦,对于NASA今后执行星球登陆计划时所需的更大尺寸隔热罩的制造至关重要。
  除了可折叠这一显著优势之外,ADEPT技术的第二大优势就是,隔热罩的伞面是以3D编织技术,用碳纤维材料编织而成,再用伞骨和支架撑起来的。其中,覆于表面的碳纤维是保障飞行器安全进入大气层、安全着陆,并提供热保护的最最重要的屏障。同时,伞形的设计能够尽可能增大与大气层的接触面,还能起到减速的作用。
  “碳纤维应用技术的突破是该技术得以实现的关键,用其织就的隔热表面非常坚韧。”NASA方面ADEPT项目的负责人Paul Wercinski表示说,“碳纤维真是太适合高温环境下的应用了。”
 
  为此次测试准备的ADEPT隔热罩,直径约为28英尺,在距地面60英里处展开,设计降落时速为3马赫,约合2300英里/小时,测试总耗时15分钟。这样的速度虽然并不能与空间着陆的真实时速相比,所产生的热量也不能与后者相提并论,但工程师们主要是希望通过此次测试,验证一下新型隔热伞在空间中展开的效果,评估其在进入地球大气层并返回着陆点时的空气动力学稳定性。
  “对于像ADEPT这样的可折叠隔热罩,仅仅进行地面测试远远不够。最终它还是要去适应真正空间条件下失重、真空的环境,并且保持稳定的工作状态。”Wercinski补充说道。
  ADEPT项目计划的下一步是从更高的轨道返回地球,在17,000英里/小时的速度条件下再进行一次测试,以便使这项技术更加成熟、完善。NASA方面的目标是将其应用于探索金星、火星、土卫六等星球,或是运送月球样本返回地球。
  
 
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