Nie jest tajemnicą, że NASA szuka prywatnych wykonawców kosmicznych, aby pomóc zrealizować niektóre z jej obecnych planów. W tym celu NASA i SpaceX uczestniczyły w bezprecedensowym projekcie udostępniania danych, z którego skorzystają oboje.
Projekt miał miejsce 21 września, kiedy po wielu próbach NASA i marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych wykorzystały serię kamer śledzących na podczerwień do zarejestrowania w locie jednej z rakiet wielokrotnego użytku Falcon 9 SpaceX. Kamery zarejestrowały rakietę, gdy silnik drugiego stopnia zapalił się, a pierwszy stopień, po odłączeniu i odpadnięciu, ponownie uruchomił silniki, aby opuścić się z powrotem na Ziemię, aby przyziemić zero g na powierzchni morza.
Uzyskane dane są udostępniane między dwiema stronami i przyniosą korzyści obu stronom.
W przypadku SpaceX korzyści płyną ze szczegółowych informacji, które NASA zapewnia na temat temperatur i obciążenia aerodynamicznego rakiety Falcon 9, co pomoże im w opracowaniu systemu rakiet wielokrotnego użytku. W przypadku NASA inżynierowie mają szansę na zebranie danych o naddźwiękowym napędzie retro, które pewnego dnia mogą pomóc im obniżyć masę ładunków wielotonowych na powierzchnię Marsa.
„Ponieważ technologie wymagane do lądowania dużych ładunków na Marsie różnią się znacznie od tych stosowanych tutaj na Ziemi, inwestycja w te technologie ma kluczowe znaczenie”, powiedział Robert Braun, główny badacz projektu NASA Propulsive Descent Technologies (PDT) i profesor w Georgia Institute of Technology w Atlancie. Jest także byłym głównym technologiem NASA. „Jest to pierwszy zestaw danych o wysokiej wierności systemu rakietowego wystrzeliwującego w jego kierunku podróży podczas podróży z prędkością naddźwiękową w warunkach istotnych dla Marsa. Analiza tego unikalnego zestawu danych pozwoli inżynierom systemowym wyciągnąć ważne wnioski na temat zastosowania i wlewu naddźwiękowego napędu retro do przyszłych misji NASA. ”
Naddźwiękowy napęd retro zasadniczo oznacza generowanie ciągu naddźwiękowego do prędkości zrzucania po wejściu atmosferycznym. Oprócz aerobrakingu jest to jeden z proponowanych sposobów lądowania ciężkiego sprzętu i siedlisk na Marsie.
Braun z pewnością nie jest obcy tej koncepcji. Po powrocie do Georgia Tech Braun - specjalista w zakresie przylotów, zjazdów i lądowań (EDL) - współpracował z inżynierami z uniwersytetu i różnych ośrodków NASA, aby opracować propozycję programu testowania w locie tej koncepcji.
W tym czasie Dyrekcja ds. Misji Kosmicznych (STMD) NASA odrzuciła plan za zbyt kosztowny, ale agencja wciąż potrzebuje sposobu na wyładowanie ładunków przekraczających 20 ton, jeśli kiedykolwiek chce zorganizować ludzką wyprawę na Marsa. Biorąc pod uwagę, że proponowana misja ma się odbyć w ciągu najbliższych 16 lat, im więcej informacji uzyskają teraz, tym lepiej.
W głębi: Podejście do lądowania na Marsie: problemy z lądowaniem dużych ładunków na powierzchni Marsa
Stąd decyzja o współpracy z SpaceX. Zasadniczo w ramach projektu PDT zawarto umowę na wykorzystanie powietrznych technik obrazowania w podczerwieni - opracowanych w celu zbadania promu kosmicznego w locie po wypadku w Kolumbii - w celu zebrania danych na temat naddźwiękowego napędu retro, którego SpaceX obecnie używa do opracowania pojazdu wielokrotnego użytku.
Tego rodzaju współpraca nie ma precedensu, a jak Braun powiedział Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej, ma ogromne korzyści dla obu uczestników:
„Jest to pierwszy zestaw danych o wysokiej wierności systemu rakietowego wystrzeliwującego w jego kierunku podróży podczas podróży z prędkością naddźwiękową w warunkach istotnych dla Marsa. Synergia między zainteresowaniem NASA poprawą możliwości wjazdu na Marsa, zejściem i lądowaniem a zainteresowaniem Space X i eksperymentalnym działaniem systemu transportu kosmicznego wielokrotnego użytku stanowi wyjątkową okazję do uzyskania tych danych przy niskim koszcie. Analiza tego unikalnego zestawu danych pozwoli inżynierom systemowym wyciągnąć ważne wnioski z infuzji naddźwiękowego retropropulsji do przyszłych misji NASA, które mogą pewnego dnia obniżyć duże ładunki na powierzchnię Marsa, zapewniając jednocześnie SpaceX informacje inżynieryjne, aby przyspieszyć rozwój kosmicznego transportu wielokrotnego użytku system."
Po nieudanych próbach zobrazowania rakiety podczas dwóch poprzednich misji - 18 kwietnia i 14 lipca - projekt zakończył się lotem CRS-4 21 września. Wystrzelony w nocy NASA polegał na dwóch samolotach - WB-57 i NP-3D Orion - wyposażonych w czujniki podczerwieni na środkowej fali do dokumentowania ponownego wejścia pierwszego etapu rakiety.
Pierwszy etap to ta część rakiety, która jest zapalana podczas startu i pali się podczas wznoszenia rakiety, dopóki nie wyczerpie się propelent, po czym zostaje odrzucona z drugiego etapu i wraca na Ziemię. To podczas jego powrotu lub opadania NASA przechwytywało wysokiej jakości obrazy w podczerwieni i wysokiej rozdzielczości oraz monitorowało zmiany smugi dymu podczas włączania i wyłączania silników.
Obejrzyj wideo nagrania:
W przypadku NASA okres lotu najbardziej odpowiedni dla przyszłych operacji na Marsie nastąpił, gdy pierwszy etap odbywał się na około Mach 2 około 30 000 - 45 000 metrów (100 000-150 000 stóp) nad powierzchnią. Dwa czujniki podczerwieni midwave - zamontowane w dziobku na nos na WB-57 i wewnętrznie na NP-3D - znajdowały się około 60 mil morskich od rakiety, gdy ponownie uruchomiła silniki naddźwiękowego napędu retro.
W ten sposób powstały surowe obrazy, na których scena miała szerokość 1 piksela i 10 pikseli długości, ale późniejsze ulepszenie przez specjalistów z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory znacznie poprawiło rozdzielczość.
„Zainteresowanie NASA budowaniem zdolności wjazdu na Marsa, zejścia i lądowania oraz zainteresowanie SpaceX i eksperymentalna eksploatacja systemu transportu kosmicznego wielokrotnego użytku umożliwiły pozyskanie tych danych przy niskich kosztach, bez konieczności samodzielnego samodzielnego projektu lotu” - powiedział Charles Campbell, Kierownik projektu PDT w NASA Johnson Space Center w Houston.
Inżynierowie z NASA i SpaceX korelują teraz te dane z telemetrią firmy z 21 września premiery Falcon 9 przewoźnika Dragon na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, aby dowiedzieć się dokładnie, co robił pojazd, jeśli chodzi o odpalanie silnika i manewrowanie, gdy został wygenerowany podpisy zebrane przez samolot.
