Prueba del escudo térmico de cohetes en la Tierra

Un transbordador espacial fue destruido debido a la falla de las tejas aislantes. Según los informes, SpaceX está utilizando otra tecnología, que replica la sudoración, para eliminar el calor de reingreso. ¿Cuál es la mejor manera de simular o probar en la Tierra la eficacia o la eficiencia de estos escudos térmicos de reentrada?

Tenga en cuenta que el sudoroso concepto de Starship se abandonó hace mucho tiempo.
Quizás quisquilloso, pero Columbia no fue destruido debido a la falla de los mosaicos . Se perdió debido a daños por impacto en el carbono-carbono reforzado en el borde de ataque del ala izquierda.
También quisquilloso, el carbono-carbono reforzado se dañó durante el ascenso , por lo que ninguna cantidad de pruebas en tierra habría podido encontrar nada.
@JörgWMittag hubo un montón de pruebas en tierra realizadas después de que Columbia no revisara los kits de reparación de baldosas y RCC.

Respuestas (2)

Las pruebas en tierra de los componentes y materiales de los escudos térmicos se pueden realizar y se han realizado en instalaciones de chorro de aire .

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Un arcjet generalmente combina un túnel de viento supersónico o hipersónico con un gran dispositivo de calentamiento eléctrico. "Los gases (típicamente aire) pasan a través de una boquilla dirigida a una muestra de prueba en el vacío y fluyen sobre ella, produciendo una aproximación razonable de la temperatura y presión de la superficie y la entalpía del gas que se encuentra en un flujo supersónico de alta velocidad del tipo experimentado por un vehículo en la entrada atmosférica".

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(obtenido del primer enlace)

NASA Ames tiene cuatro instalaciones de chorro de arco en su complejo de chorro de arco . "La fuente de alimentación más grande puede entregar 75 MW durante 30 minutos o 150 MW durante 15 segundos".

Johnson Space Center también tenía una instalación de chorro de arco que se usó mucho por última vez durante el desarrollo de materiales y procedimientos de reparación de mosaicos del transbordador después de la falla de Columbia. Se cerró en 2014 debido a redundancia con las instalaciones de Ames.

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El primer enlace en esta respuesta es una muy buena descripción general de las instalaciones y las pruebas de chorro de arco, consúltelo para leer más.

La sección 4 del documento " Guía de planificación de pruebas para el complejo Arc Jet y Range Complex del Centro de Investigación Ames de la NASA " contiene una descripción detallada de las instalaciones arcjet en Ames.

¿Existen estudios sobre la precisión y el ahorro de costos de los datos proporcionados por estas pruebas en tierra, en comparación con las pruebas 'in situ' a escala parcial o completa?
@qqjkztd He visto algunos artículos sobre metodologías para correlacionar entornos de vuelo y arcjet: ntrs.nasa.gov/api/citations/20140000484/downloads/… researchgate.net/publication/…
Gracias por la respuesta detallada. +1
Esa diapositiva es un poco extraña cuando se habla de voltaje y se dan cifras de potencia entre paréntesis. 10 megavoltios? :-PAG
@Arsenal Parece ser 20K VDC según este documento nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/…
Genial, gracias por esa información.
@Arsenal También asumo que querían decir "relámpago", no "relámpago". El corrector ortográfico habría pasado por alto esa porque ambas son palabras válidas, pero el significado es bastante diferente...
"La fuente de alimentación más grande puede entregar 75 MW durante 30 minutos o 150 MW durante 15 segundos". 75MW por 30mins implica 150MW por 15mins. ¿Estás seguro de "15 segundos"? ¿La potencia superior degrada algo o es un error tipográfico?
@simonatrcl Lo que dices tiene sentido, pero lo cité correctamente.
@OrganicMarble Qué pena. ¡Gracias por revisar!

Para probar correctamente un escudo térmico , crea un artículo de prueba y vuelve a entrar con él.

Para probarlo adecuadamente, lo pones en un túnel de viento de baja presión y lo explotas con sopletes de plasma. Ejemplo de la instalación Arcjet de investigación de Ames que prueba el material de protección térmica PICA de SpaceX para la cápsula Dragon.

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Para probarlo al estilo SpaceX, le pones un montón de antorchas de propano. Esta es una prueba temprana de los mosaicos de protección térmica SpaceX Starship.ingrese la descripción de la imagen aquí

PD La idea de los escudos térmicos enfriados por transpiración está desactualizada. Existe una gran incertidumbre sobre qué usará SpaceX como escudo térmico y cómo se fijará al Starship. A los Hoppers de prueba recientes se les han colocado algún tipo de mosaicos hexagonales, ingrese la descripción de la imagen aquípero estos no han sobrevivido muy bien al lanzamiento o incluso a las pruebas de fuego estático. Artículo largo sobre los mosaicos de protección térmica de Starship en el sitio web de Teslarati.ingrese la descripción de la imagen aquí

"pero estos no han sobrevivido muy bien al lanzamiento o incluso a las pruebas de fuego estático" ¿dónde encontraste esta información?
Gracias por la respuesta detallada. +1
@qqjkztd del foro en forum.nasaspaceflight.com/index.php?board=72.0 Hasta la fecha, los mosaicos de protección contra el calor adheridos a Hopper y algunos cohetes de prueba SNx se han roto o, más a menudo, simplemente se han caído durante los encendidos del motor, posiblemente debido a la respaldo/adhesivo fallando bajo vibración.
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