Een universiteit van Manchester Ph.D. student heeft een prototype flexibel hitteschild voor ruimtevaartuigen ontwikkeld dat de kosten van ruimtereizen kan verlagen en zelfs toekomstige ruimtemissies naar Mars kan helpen.

Hitteschilden worden hoofdzakelijk gebruikt als remmen om te voorkomen dat ruimtevaartuigen verbranden en crashen bij binnenkomst en terugkeer in de atmosfeer van een planeet. Dit ontwerp is het eerste ter wereld dat gebruik maakt van centrifugale krachten die lichtgewicht materialen verstevigen om opbranden te voorkomen.

De huidige hitteschildmethoden van ruimtevaartuigen omvatten enorme opblaasboten en mechanisch ontplooide constructies die vaak zwaar en ingewikkeld in gebruik zijn.

Rui Wu, van Manchester's School of Mechanical, Lucht- en ruimtevaart en civiele techniek, zegt dat het prototype niet alleen licht van gewicht is, maar ook "zelfregulerend". Dit betekent dat er geen extra machines nodig zijn, het gewicht van ruimtevaartuigen nog verder verminderen en goedkoop wetenschappelijk onderzoek en herstel van raketonderdelen mogelijk maken.

Hij zegt:"Het ruimtevaartuig voor toekomstige missies moet groter en zwaarder zijn dan ooit tevoren, wat betekent dat hitteschilden steeds te groot zullen worden om te beheren."

Om aan deze vraag te voldoen, hebben Wu en zijn team een ​​flexibel hitteschild ontwikkeld dat de vorm heeft van een rok en ronddraait als een plataanzaad. Planeten met atmosferen, zoals de aarde en Mars, laat ruimtevaartuigen aerodynamische weerstand gebruiken om te vertragen en het ontwerp van het prototype gebruikt dit om atmosferische toegang mogelijk te maken.

"Dit is vergelijkbaar met duiken met een hoge plank, waar de weerstand van het water je lichaam vertraagt ​​voordat je de bodem van het zwembad bereikt, ' legt Wu uit.

De snelle toegang tot de atmosfeer van de aarde genereert zoveel warmte - meer dan 10, 000 ˚C – dat de lucht rond het ruimtevaartuig in plasma kan branden. Voor een veilige atmosferische toegang, ruimtevaartuigen hebben een front-end nodig, of schild, die hoge hitte verdraagt, evenals een aerodynamische vorm die weerstand genereert. Echter, In tegenstelling tot de aarde, de atmosfeer van Mars is erg dun.

"Als de terugkeer van de aarde is als duiken in dikke honing, Mars binnendringen zou zijn als duiken in het water, "zegt Wu.

Om zwaar materieel en astronauten te vervoeren, een gebied met hoge weerstand nodig is. Bij het betreden van de atmosfeer van de aarde of Mars, ruimtevaartuigen hebben sterk ontworpen schilden nodig om opbranden te voorkomen, slepen genereren, en zware lasten ondersteunen. Het ontwerp van Wu lost beide problemen mogelijk op.

Het prototype is gemaakt van flexibel materiaal dat gemakkelijk kan worden opgeborgen aan boord van ruimtevaartuigen. Dit materiaal, terwijl opvouwbaar, is sterk en heeft een hoge temperatuurtolerantie. Het schild is ook langs een speciaal patroon gestikt waardoor het tijdens de vlucht kan draaien, centrifugale kracht induceren.

Wu ziet zijn ontwerp in de toekomst helpen bij wetenschappelijk onderzoek in de ruimte en reddingsmissies. Hij voegt eraan toe:"Er wordt steeds meer onderzoek gedaan in de ruimte, maar dit is meestal erg duur en de apparatuur moet een rit delen met andere voertuigen.

"Aangezien dit prototype licht en flexibel genoeg is voor gebruik op kleinere satellieten, onderzoek kan makkelijker en goedkoper worden gemaakt. Het hitteschild zou ook helpen om kosten te besparen bij herstelmissies, omdat de hoge geïnduceerde weerstand de hoeveelheid brandstof vermindert die bij terugkeer wordt verbrand."