p Uma nova abordagem para projetar e fabricar sistemas de proteção térmica contra-calor (TPS) para espaçonaves está sendo desenvolvida e testada, oferecendo a promessa de fabricar tamanhos maiores de ladrilhos enquanto reduz o trabalho, custo e desperdício. p TPS, ou proteções térmicas, formam a superfície externa da espaçonave - chamada de aeroshell - e fornecem proteção conforme o veículo mergulha nas atmosferas planetárias. Essa tecnologia é crítica para garantir o sucesso da missão. Devido à natureza dos materiais TPS convencionais e ao grande tamanho da nave espacial mais recente, projetos de proteção de calor recentes consistem em um grande número de placas de tamanho limitado que são instaladas individualmente, alguns com camadas de isolamento de tensão e com lacunas entre os ladrilhos cuidadosamente preenchidas. Esse é um procedimento trabalhoso e demorado.

p Ideia de racionalização

p Os ablators conformados são um tipo de TPS flexível. Eles formam uma barreira protetora que pode ser moldada durante o processamento, tomando a forma de uma nave espacial, o que facilita a integração. Essas barreiras dissipam o calor à medida que a espaçonave entra na atmosfera.

p Uma ideia nova e simplificada é produzir ablators conformados por meio de processamento de infusão de vácuo fechado. O TPS conformado pode ser formado em grandes segmentos e diretamente ligado a um aeroshell sem uma camada de tensão intermediária entre o ladrilho TPS e a estrutura aeroshell. Isso tem o potencial de diminuir a carga sobre o cronograma de desenvolvimento de uma espaçonave, montagem e orçamento.

p Este trabalho contínuo está sendo liderado por Adam Sidor, do Georgia Institute of Technology, um membro da turma de 2014 da NASA Space Technology Research Fellows.

p O programa da NASA Space Technology Research Fellowship (NSTRF) é financiado pelo Space Technology Mission Directorate (STMD) da agência. As bolsas permitem que os alunos realizem atividades inventivas, pesquisa de tecnologia espacial em seus respectivos campi e nos centros da NASA e / ou em laboratórios de pesquisa e desenvolvimento sem fins lucrativos dos EUA.

p Sidor está trabalhando com especialistas do Centro de Pesquisa Ames da NASA, valendo-se de sua experiência em materiais ablativos conformes e da abordagem de processamento atual para esses materiais que fazem uso de moldagem e imersão - mas um método que pode resultar em grandes quantidades de resinas e solventes desperdiçados.

p Processo VIP

p "Esses abladores conformados melhoram os materiais ablativos anteriores, "Sidor diz, e são mais fáceis de instalar, reduzir o desperdício de processamento e mão de obra a custos relativamente baixos. "Eles tratam de muitas dificuldades inerentes aos materiais abladores mais tradicionais, " ele adiciona.

p O Processamento de Infusão a Vácuo (VIP) foi escolhido como um candidato a processo de fabricação para abladores conformados. A moldagem fechada utiliza ferramentas seladas - em vez de abertas - para melhorar a penetração da resina e controlar os compostos voláteis.

p Trabalho de prova de conceito

p A abordagem VIP usa pressão de vácuo para puxar a resina para um substrato de fibra. Os processos de moldagem fechada, como VIP, são usados ​​há anos na indústria de compósitos. Mas modificar esta técnica e aplicá-la para ablators conformes é uma aplicação nova, Sidor explica. "Minha pesquisa VIP melhora o estado da arte em termos de redução de desperdício e custo. É um processo muito eficiente e fácil de implementar, " ele diz.

p Trabalhando com especialistas TPS no Ames Research Center da NASA, A Sidor demonstrou a técnica VIP em pequena escala. Próximo, o processo será ampliado para produzir segmentos TPS maiores, ele diz.

p Esse trabalho de prova de conceito na Ames no processo VIP rendeu resultados encorajadores, Notas de Sidor. "Meu plano é aumentar o tamanho do TPS e fazer geometrias mais complexas que na verdade são como placas de proteção de calor reais."

p Metodologia automatizada

p Graças ao seu esforço financiado pelo NSTRF, As investigações da Sidor na Georgia Tech também estão focadas no trabalho computacional para desenvolver uma metodologia automatizada para projetar escudos térmicos conformados.

p "Colocar essa metodologia em código de computador para modelar um processo muito complexo, então você pode cuspir o projeto de manufatura para realmente fazer o seu escudo térmico, "Sidor diz.

p Sidor diz que espera que o trabalho seja geral e amplo o suficiente para ser aplicado a vários materiais TPS e missões espaciais diferentes. Ele considera sua pesquisa sendo aplicada a futuras sondas de Marte, bem como espaçonaves robóticas que mergulham profundamente na atmosfera da lua de Júpiter, Europa, bem como aqueles que investigam Titã, uma lua enigmática de Saturno.

p "Eu realmente amo o aspecto experimental deste trabalho do NSTRF. Estudantes de pós-graduação na minha área nem sempre conseguem fazer isso. Tenho a sorte de fazer experiências práticas e sujar as mãos. Isso é divertido, "Sidor conclui.