Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.

19.05.2023, 10:09

Рейтинг: +1004

Посты: 2093

Инженеры представили новый теплозащитный экран для космических кораблей

Европейское космическое агентство (ESA) сообщило о разработке нового многоразового теплозащитного экрана, который создан инженерами компании Space Forge и получил название в честь щита легендарного короля Артура — «Придвен».

Сообщество

# ESA

# космос

©ESA

Возвращение космический аппаратов в атмосферу Земли — это один из наиболее опасных этапов любой космической экспедиции. Сейчас самым распространенным способом теплозащиты космических аппаратов является использование абляционных экранов, которые отводят тепло за счет постепенного выгорания их частей. В отличие от них, новый щит «Придвен» имеет иной принцип действия, основанный на распределении тепла, которое будет равномерно распространяться по всей его площади. Во время запуска космического аппарата «Придвен» находится в сложенном состоянии, а в момент возвращения аппарата в атмосферу он раскрывается подобно фигурке оригами.

Планируется, что первый теплозащитный экран «Придвен» будет испытан в космосе в конце 2023 года.

Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK

Дзен

"В отличие от них, новый щит «Придвен» имеет иной принцип действия, основанный на распределении тепла, которое будет равномерно распространяться по всей его площади." Фраза ни о чем, пардон если кого обидел. Распределение тепла по всей обтекаемой площади происходит у любых сегодняшних средств входа - от теплозащитных экранов на Марсе до поверхности боеголовок. Поток - великий распределитель тепла по всей площади) Вопрос в другом - как выдержать этот тепловой поток, распределённый по всей площади — ??? Противопоставляется абляции - что? Что защитит поверхность нового теплозащитного экрана от выгорания? В этом суть, и об этом ни слова. А тепловой поток будет таким, что и распределенный по всей поверхности, он будет жечь её зверски, ибо температура достигнет нескольких тысяч кельвинов во всех точках обдуваемой поверхности. Что же не даст материалу гореть? Заметка какая-то бессмысленная: абляции противопоставляется что-то, не пойми что. Суть теплового решения остаётся непонятной. А по всей поверхности тепло будет распределяться и так, во всех случаях обтекания. И сейчас распределяется. Разве что с максимумами на носу боеголовки в отдельных случаях, когда нос затупленный, и перед ним формируется отсоединённая головная ударная волна. Но это специальные детали, не имеющие отношения к этой заметке. Которая, увы, совершенно не раскрывает суть дела с предлагаемой конструкцией.

Ответить

—

Zhe Sh

20.05.2023

В первоисточнике так: "Вместо абляции Pridwen полагается на излучение: ткань из высокотемпературного сплава имеет достаточно большую площадь поверхности, чтобы тепловой поток мог равномерно распространяться по ней и постепенно рассеиваться." Такой вот пердимонокль. Судя по всему, для очень лёгких спускаемых аппаратов. Ну, и никаких серьезных испытаний ещё не было, только планируют.

Ответить

Еще 1 ответ

Николай Цыгикало

20.05.2023

Спасибо, ответил ниже.

Ответить

Некто Карлсон

20.05.2023

Ну, в оригинале чуток подробнее, в переводе: "ткань из жаропрочного сплава имеет достаточно большую площадь поверхности, чтобы тепловой поток мог равномерно распределяться по ней и постепенно рассеиваться". Интересно, куда он там может рассеяться, этот поток, тем более "постепенно"? И почему до рассеивания другие не додумались? Кроме того, чудо-щит будет еще и парашютозаменителем. Щит уже бросали с высоты 17 км. О как. Почему Вячеслав не соизволил прочитать (перевести) оригинал статьи полностью - загадка.А на сайте фирмы-разработчика вообще ничего не пишут.

Ответить

Еще 4 ответа

Николай Цыгикало

20.05.2023

Любой участок щита, хоть в центре, хоть на периферии, будет испытывать две компоненты теплового воздействия: большую температуру, и большой тепловой поток (в поверхность щита). Если рассматривать вход в атмосферу с самого начала, с околоорбитальной скорости, причем при баллистическом спуске, судя по картинке (в отличие от растянутого аэродинамического входа Шаттлов, Союзов, Аполлонов, Драконов, и других аэродинамически активных аппаратов) - то температура сжатого потока на поверхности щита может достигать, например, 3000 - 3500 и более К, что превышает температуры плавления ( а ранее перед этим ведёт к потере конструкционных свойств) жаропрочных сплавов (вряд ли щит сделан из тяжёлого вольфрама). Плотность же сжатого потока будет такова, что генерируемый им тепловой поток в поверхность щита обеспечит прогрев конструкции до этих температур. И рассеивать такой поток тепла вряд ли получится - быстрота поступления тепла в конструкцию будет намного выше отведения, возможного только с другой стороны щита. Но это отведение нужно организовать: каким образом? Радиационное - слабовато будет; обдув? - а на обратной поверхности щита воздух разрежённый в десятки и сотни раз по сравнению с наружной стороной, обтекаемой сжатым потоком, со степенями сжатия десятки крат; много тепла сзади щита не снимешь. А для постепенности рассеивания нет времени - процесс нагрева и прогрева будет нарастать быстро, в течение первых секунд появится свечение, ещё через 10 секунд оно станет ослепительным. Но ЕСА тоже не дураки, и какие-то резоны в такой конструкции должны быть, тем более что планируют испытывать в реальном входе в атмосферу. Если это не какие-то обманы или просчёты - так тоже бывает, и в космос запускали разную чушь типа варп-двигателей, и тп. Просто хотелось бы понять реальную теплофизику предлагаемой конструкции, как она работает. Но без внятных объяснений разработчиками гадать самим дело непродуктивное и бесконечное.)

Ответить

—

Лев Григорьев

20.05.2023

Комментарий удален пользователем или модератором...

Ответить

—

Николай Цыгикало

20.05.2023

Перемешать не получится, так как набегающий поток гиперзвуковой. И поэтому он отделён от сжатого потока неразмываемой границей - скачком уплотнения, который в принципе не может как-либо размыться, а сжатый поток не может смешаться с нетронутым набегающим. Честно говоря, совсем не понимаю, в чем суть решения по снижению температурного воздействия на их раскладной щит. Не представляю физику этого решения. Конечно, это не значит, что их решение невозможно, но в чем оно, так и не пойму.

Ответить

—

Zhe Sh

21.05.2023

"Компания разработала Pridwen как часть более широкой концепции производства на орбите дорогостоящих товаров, таких как фармацевтические препараты, сверхпроводники и суперсплавы, которые должны регулярно возвращаться на Землю" - так в первоисточнике. Вероятно, масса спускаемого аппарата предполагается небольшой - несколько килограммов или меньше, а площадь щита-зонтика наоборот - относительно большой. Тогда отношение выделяющейся тепловой энергии к площади щита, по задумке, видимо, должно быть достаточно низким, чтобы не допустить критического нагрева. Т.е. этот "зонтик" - что-то среднее между тепловым щитом и гиперзвуковым парашютом. Может, в этом идея?