Les données de ces instruments ont augmenté l'analyse des échantillons physiques, permettant à l'équipe de valider des modèles informatiques, de créer des reconstructions environnementales, de fournir des profils de température internes et de donner un aperçu du moment de la perte de charbon. Environ 200 échantillons d'Avcoat ont été retirés du bouclier thermique Artemis I au Marshall Space Flight Center de la NASA en Alabama pour analyse et inspection. L'équipe a effectué une évaluation non destructive pour « voir » à l'intérieur du bouclier thermique. L'une des conclusions les plus importantes de l'examen de ces échantillons était que les zones locales d'Avcoat perméable, qui avaient été identifiées avant le vol, n'avaient pas connu de fissuration ou de perte de charbon. Étant donné que ces zones étaient perméables au début de l'entrée, les gaz produits par ablation ont pu s'évacuer de manière adéquate, éliminant l'accumulation de pression, la fissuration et la perte de char.
Un bloc d'essai d'Avcoat fait l'objet d'un test de pulsations thermiques à l'intérieur d'une chambre d'essai à jet d'arc au centre de recherche Ames de la NASA en Californie. L'article d'essai, configuré avec des sections Avcoat perméables (supérieures) et non perméables (inférieures) pour comparaison, a permis de confirmer la compréhension de la cause profonde de la perte de matériel Avcoat carbonisé que les ingénieurs ont vu sur le vaisseau spatial Orion après le vol d'essai Artemis I au-delà de la Lune. Crédit : Les ingénieurs de la NASA ont effectué huit campagnes distinctes de tests thermiques après le vol pour soutenir l'analyse de la cause profonde, effectuant 121 tests individuels. Ces tests ont eu lieu dans des installations aux capacités uniques à travers le pays, y compris l'installation de chauffage aérodynamique du complexe Arc-Jet d'Ames pour tester les profils de chauffage convectif avec divers gaz de test ; le laboratoire d'évaluation des matériaux durcis au laser de la base aérienne de Wright-Patterson dans l'Ohio pour tester les profils de chauffage radiatif et fournir une radiographie en temps réel ; ainsi que l'installation de chauffage d'interaction d'Ames pour tester les profils de chauffage convectif et radiatif combinés dans l'air à grande échelle. Les experts aérothermiques ont également mené deux campagnes d'essais en soufflerie hypersonique au Langley Research Center de la NASA en Virginie et aux installations d'essais aérodynamiques du CUBRC à Buffalo, New York, pour tester une variété de configurations de perte de carbusance et améliorer et valider les modèles analytiques. Des tests de perméabilité ont également été effectués à Kratos en Alabama, à l'Université du Kentucky et à Ames pour aider à caractériser davantage le volume et la porosité élémentaires de l'Avcoat. L'installation d'essai Advanced Light Source, un U.S. L'installation de l'utilisateur scientifique du ministère de l'Énergie au Lawrence Berkeley National Laboratory, a également été utilisée par les ingénieurs pour examiner le comportement de chauffage de l'Avcoat au niveau de la microstructure. Au printemps 2024, la NASA a mis en place une équipe d'examen indépendante pour effectuer un examen approfondi du processus d'enquête, des résultats et des résultats de l'agence. L'examen indépendant a été dirigé par Paul Hill, un ancien dirigeant de la NASA qui a été directeur principal du vol de la navette spatiale pour Return to Flight après l'accident de Columbia, a dirigé la Direction des opérations de mission de la NASA et est actuellement membre du comité consultatif sur la sécurité aérospatiale de l'agence. L'examen a eu lieu sur une période de trois mois pour évaluer l'état post-vol du bouclier thermique, les données de l'environnement d'entrée, la réponse thermique de l'ablateur et l'avancement de l'enquête de la NASA. L'équipe d'examen était d'accord avec les conclusions de la NASA sur la cause technique du comportement physique du bouclier thermique. Heat Shield Advancements s d pendant Artemis I, l'équipe d'enquête a reproduit avec succès l'environnement de trajectoire d'entrée Artemis I dans les installations de jet d'arc du centre de recherche Ames de la NASA en Californie. Leurs observations ont révélé une diminution significative des taux de chauffage pendant les intervalles entre les plongeons dans l'atmosphère. Par conséquent, l'énergie thermique s'est accumulée dans le matériau Avcoat du bouclier thermique, ce qui a conduit à l'accumulation de gaz inhérents au processus d'ablation attendu. Cependant, le matériau Avcoat manquait de « perméabilité », provoquant l'accumulation de pression interne. Cette pression a finalement entraîné la fissuration et l'excrétion inégale de la couche externe.
Le vaisseau spatial Artemis II Orion est retiré de la cellule d'assemblage final et d'essai du système (FAST) et placé dans la chambre d'altitude ouest à l'intérieur du bâtiment des opérations et de la caisse du centre spatial Kennedy de la NASA en Floride le 28 juin 2024. À l'intérieur de la chambre d'altitude, l'engin spatial a subi une série de tests simulant les conditions de vide dans l'espace lointain. Crédit photo : NASA / Rad Sinyak Lisez cette histoire en espagnol ici. Après une analyse et des tests approfondis, la NASA a identifié la cause technique de la perte de charbon inattendue sur le bouclier thermique du vaisseau spatial Artemis I Orion. Les ingénieurs ont déterminé que lorsque Orion revenait de sa mission non habitée autour de la Lune, les gaz générés à l'intérieur du matériau extérieur ablatif du bouclier thermique appelé Avcoat n'étaient pas en mesure de se ventiler et de se dissiper comme prévu. Cela a permis à la pression de s'accumuler et de se fissurer, provoquant la rupture d'un matériau carbonisé à plusieurs endroits. « Nos premiers vols Artemis sont une campagne d'essai, et le vol d'essai Artemis I nous a donné l'occasion de vérifier nos systèmes dans l'environnement de l'espace lointain avant d'ajouter de l'équipage lors de futures missions », a déclaré Amit Kshatriya, administrateur associé adjoint, Bureau du programme Moon to Mars, siège de la NASA à Washington. « L'enquête sur le bouclier thermique nous a permis de comprendre pleinement la cause et la nature du problème, ainsi que le risque que nous demandons à nos équipages de prendre lorsqu'ils s'aventurent sur la Lune. » Les équipes de résultats ont adopté une approche méthodique pour comprendre et identifier la cause profonde du problème de perte de char, y compris l'échantillonnage détaillé du bouclier thermique Artemis I, l'examen des images et des données des capteurs sur le vaisseau spatial, ainsi que des tests et analyses approfondis au sol. Pendant Artemis I, les ingénieurs ont utilisé la technique d'entrée de guidage de saut pour ramener Orion sur Terre. Cette technique offre plus de flexibilité en étendant la portée qu'Orion peut voler après le point de rentrée à un point d'atterrissage dans l'océan Pacifique. En utilisant cette manœuvre, Orion a plongé dans la partie supérieure de l'atmosphère terrestre et a utilisé la traînée atmosphérique pour ralentir. Orion a ensuite utilisé l'ascenseur aérodynamique de la capsule pour sortir de l'atmosphère, puis rentrer pour la descente finale sous les parachutes pour atterrir. En utilisant les données de réponse matérielle Avcoat d'Artemis I, l'équipe d'enquête a pu reproduire l'environnement de trajectoire d'entrée Artemis I - un élément clé de la compréhension de la cause du problème - à l'intérieur des installations de jet d'arc du centre de recherche Ames de la NASA en Californie. Ils ont observé que pendant la période entre les plongeons dans l'atmosphère, les taux de chauffage diminuaient et l'énergie thermique s'accumulait à l'intérieur du matériau Avcoat du bouclier thermique. Cela a conduit à l'accumulation de gaz qui font partie du processus d'ablation attendu. Parce que l'Avcoat n'avait pas de "perméabilité", la pression interne s'est accumulée et a conduit à la fissuration et à l'excrétion inégale de la couche extérieure.
Après que le vaisseau spatial Orion de la NASA ait été récupéré à la fin du vol d'essai Artemis I et transporté au centre spatial Kennedy de la NASA en Floride, son bouclier thermique a été retiré du module d'équipage à l'intérieur du bâtiment des opérations et de la caisse et tourné pour inspection. Crédit : Les équipes de la NASA ont effectué des tests approfondis au sol pour reproduire le phénomène de saut avant Artemis I. Cependant, ils ont testé à des taux de chauffage beaucoup plus élevés que ceux que le vaisseau spatial a connu en vol. Les taux de chauffage élevés testés sur le sol ont permis au charbon perméable de se former et de s'ablater comme prévu, libérant ainsi la pression du gaz. Le chauffage moins sévère observé lors de la rentrée réelle d'Artémis I a ralenti le processus de formation de char, tout en créant des gaz dans la couche de charbon. La pression de gaz s'est accumulée au point de fissurer l'Avcoat et de libérer des parties de la couche carbonisée. Les récentes améliorations apportées à l'installation à jet d'arc ont permis une reproduction plus précise des environnements de vol mesurés Artemis I, de sorte que ce comportement de craquage a pu être démontré lors d'essais au sol. Alors qu'Artemis I n'était pas équié, les données de vol ont montré que si l'équipage avait été à bord, ils auraient été en sécurité. Les données de température des systèmes de module d'équipage à l'intérieur de la cabine étaient également bien dans les limites et se tenaient stables au milieu des années 70 Fahrenheit. Les performances thermiques de l'écran thermique ont dépassé les attentes. Les ingénieurs comprennent à la fois le phénomène matériel et l'environnement avec lequel les matériaux interagissent lors de l'entrée. En changeant le matériau ou l'environnement, ils peuvent prédire la réponse de l'engin spatial. Les équipes de la NASA ont convenu à l'unanimité que l'agence peut développer une justification de vol acceptable qui assurera la sécurité de l'équipage en utilisant l'actuel bouclier thermique Artemis II avec des changements opérationnels à l'entrée. Processus d'enquête de la NASA Peu de temps après que les ingénieurs de la NASA ont découvert l'état du bouclier thermique Artemis I, l'agence a entamé un processus d'enquête approfondi, qui comprenait une équipe multidisciplinaire d'experts en systèmes de protection thermique, aérothermodynamique, tests et analyses thermiques, analyses de stress, tests et analyses de matériaux et de nombreux autres domaines techniques connexes. Le Centre d'ingénierie et de sécurité de la NASA s'est également engagé à fournir une expertise technique, y compris l'évaluation non destructive, l'analyse thermique et structurelle, l'analyse de l'arbre de défaut et d'autres soutiens aux tests. « Nous avons pris notre processus d'enquête sur les boucliers thermiques extrêmement au sérieux, la sécurité de l'équipage en tant que force motrice de l'enquête », a déclaré Howard Hu, directeur du programme Orion, Johnson Space Center de la NASA à Houston. « Le processus était vaste. Nous avons donné à l'équipe le temps nécessaire pour enquêter sur toutes les causes possibles, et ils ont travaillé sans relâche pour s'assurer que nous comprenions le phénomène et les mesures nécessaires pour atténuer ce problème pour les futures missions. » Le bouclier thermique Artemis I a été fortement instrumenté pour le vol avec des capteurs de pression, des jauges de contrainte et des thermocouples à différentes profondeurs de matériau ablatif.
0 Comments: