Nowe systemy zabezpieczeń termicznych radzące sobie z ciepłem
Systemy kontroli temperatury składają się z materiałów mających na celu utrzymanie temperatury wszystkich elementów pojazdu w zakresie dopuszczalnych wartości granicznych podczas wielu faz misji. Pomimo zmiany obciążenia cieplnego i warunków termicznych w środowisku, wszystkie te systemy wykorzystują materiały lub powłoki o wysokim stopniu emisji, aby zapewnić maksymalne odpychanie napływającego ciepła. Celem finansowanego ze środków UE projektu THOR (Innovative thermal management concepts for thermal protection of future space vehicles) jest opracowanie nowych koncepcji systemów kontroli temperatury. W szczególności zostaną zweryfikowane cztery nowe koncepcje poprzez prowadzenie szeroko zakrojonych badań w rzeczywistych warunkach wejścia w atmosferę. Dwie koncepcje opierają się na minimalizacji gradientów termicznych poprzez wydajne przenoszenie ciepła z wysoko obciążonych powierzchni do mniej obciążonych elementów statku kosmicznego. Partnerzy projektu THOR dążą do zmaksymalizowania wymiany ciepła poprzez przewodzenie i promieniowanie ciepła dzięki zastosowaniu nowych materiałów z matrycą z kompozytu z osnową ceramiczną w połączeniu ze zintegrowanymi przewodzącymi włóknami węglowymi. Aktywne chłodzenie jest kluczową cechą dwóch pozostałych koncepcji THOR. Te termiczne urządzenia sterujące będą łączyć wiele sposobów w zakresie ochrony termicznej, w tym transpirację chłodzenia zewnętrznych powierzchni statków kosmicznych i konwekcyjnego chłodzenia w oparciu o strukturę warstwową umieszczoną na skórze z osnową ceramiczną i rdzeniem z pianki ceramicznej. Dla każdego konceptu projektuje się i wykonuje modele do badania w ogrzewanych łukowo obiektach i tunelach aerodynamicznych partnerów projektu THOR w Niemczech i Japonii. Oczekuje się, że do końca projektu zostanie uzyskany poziom gotowości technologii powyżej dwóch dla nowych koncepcji układów termicznych. Projekt THOR pomoże w utrzymaniu wiodącej pozycji Europy w zakresie ochrony termicznej poprzez znaczne zwiększenie wydajności aerodynamicznej i sterowania ścieżką lotu przy ponownym wchodzeniu do atmosfery Ziemi podczas lotów orbitalnych. Te same technologie będą korzystne dla hipersonicznych pojazdów transportowych, w szczególności uruchomianych za pomocą napędu rakietowego.
Słowa kluczowe
Ochrona termiczna, statki kosmiczne, wejście w atmosferę, kompozyt z osnową ceramiczną, technologia hipersoniczna
