Artemis II'nin ısı kalkanı beklendiği gibi çalıştı: çatlak ve kömürleşme kaybı on kat azaldı

NASA'nın Artemis II görevi dört astronotu Ay'ın çevresinde dolaştırdı ve onları güvenle Dünya'ya geri getirerek Ay yüzeyine yapılacak insanlı uçuşların temelini attı.

Orion uzay aracının ısı kalkanına ilişkin ek mühendislik veri analizi, ısı kalkanının beklendiği gibi çalıştığını gösteren ilk verileri doğruladı.

NASA özellikle, uzay aracı Dünya atmosferine yeniden girerken ısıl koruma sisteminin mürettebatı ve Orion'un sistemlerini etkili biçimde koruyup korumadığını ölçtü. Bu test uçuşu, astronotların Orion'la ilk kez uçtuğu görevdi.

Orion, Ay'dan Dünya'ya dönüşü sırasında ses hızının 39 katı olan azami hıza ulaştı ve en yüksek noktada dışarıda 4.000 Fahrenhayt dereceyi (yaklaşık 2.200 santigrat derece) aşan sıcaklıklarla karşılaştı; bu sırada Orion'un içindeki dört astronot, 70'lerin ortası Fahrenhayt (yaklaşık 24 santigrat derece) dolayındaki kabin sıcaklığında görece serin kaldı.

NASA, Kaliforniya'nın Silikon Vadisi'ndeki Ames Araştırma Merkezi'nde yapılan kapsamlı ark jeti malzeme testleriyle desteklenen Artemis I ısı kalkanı bulgularının ayrıntılı analizinin ardından, Artemis II için Orion'un atmosfere yeniden giriş yörüngesini değiştirdi: Uzay aracının atmosfere girişi ile Pasifik Okyanusu'na inişi arasında kat edebileceği azami yer mesafesini kısalttı. Görev öncesi analizler, bu mesafenin sınırlanmasının, ısı kalkanının Artemis I'deki ısı kalkanı olgusunun yaşandığı sıcaklık aralığında geçirdiği süreyi de sınırlayacağını göstermişti.

Uzay aracı atmosfere hassas biçimde, hedeflenen giriş noktasının yalnızca 192 fit (yaklaşık 59 metre) yakınından girdi ve San Diego açıklarında öngörülen iniş noktasına yalnızca 0,59 mil (yaklaşık 950 metre) uzaklıkta başarıyla suya indi. İnişin hemen ardından dalgıçların çektiği ısı kalkanı görüntüleri ve kurtarma gemisinde yapılan ek incelemeler de dahil olmak üzere ısıl koruma sisteminin ilk incelemeleri, sistemin beklendiği gibi çalıştığını ve Artemis I'e kıyasla çatlak ve kömürleşme kaybı miktarında belirgin bir azalma olduğunu ortaya koydu.

Uzay aracının Ay görevinin ardından NASA'nın Florida'daki Kennedy Uzay Merkezi'ne dönmesiyle ısıl koruma sistemi uzmanları, Avcoat adlı aşınarak koruyan (ablatif) bir malzemenin 186 benzersiz bloğundan oluşan ısı kalkanını ek incelemeden geçirmeye başladı. Isı kalkanı daha sonra NASA'nın Alabama eyaletinin Huntsville kentindeki Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ne taşındı; orada sistem ve malzemenin davranışı hakkında daha fazla mühendislik bilgisi sağlamak üzere ağustos ayında numune çıkarma ve iç röntgen taramaları başladı.

Kapsamlı bir uçuş sonrası değerlendirme incelemesi, ısı kalkanı ve arka kabuk ısıl koruma sistemi dahil olmak üzere Orion'un aerodinamik ve aerotermal performansının, uçuş öncesi analizlere ve yer testlerine dayanan mühendislik öngörüleriyle uyumlu olduğunu buldu. Atmosfere giriş sırasında izin verilen yer mesafesinin kısaltılması, Artemis II ısı kalkanında yaşanan çatlama ve kömürleşme kaybını Artemis I ısı kalkanına göre on kat azalttı ve yörünge değişikliğinin etkinliğini kanıtladı. Mühendisler, Artemis II ısı kalkanı çanağında çeşitli boyutlarda yalnızca dokuz kömürleşme kaybı noktası buldu; Artemis I'de bu sayı 103'tü.

Analiz ayrıca Orion'un sağlam ısı kalkanı tasarımının Artemis I'den Artemis II'ye tutarlılık gösterdiğini ortaya koydu; bu, ısı kalkanının Avcoat blokları arasındaki ek yerleri ve ısı kalkanı sıkıştırma yastığı ayırma cıvatalarını çevreleyen Avcoat gibi sistem özelliklerinin performansında açıkça görülüyor.

Mürettebat modülünün eğimli yan yüzeylerini kaplayan ve 1.300 seramik karodan oluşan koruyucu örtü, yani Orion'un arka kabuğunun uçuş sonrası incelemesi, mürettebat modülü yüzeyinin tamamında beklenen performansı gösterdi. Görsel incelemeler, pencereler, havalandırma delikleri, iticiler ve yan kapak gibi açıklıkları yalıtıp korumak üzere tasarlanmış arka kabuk özelliklerinin de beklentileri karşıladığını ve hiçbir aşırı ısınma belirtisi görülmediğini gösterdi.

Ekip ayrıca ısı kalkanı yüzeyinin uçuş sonrası lazer taramalarını yaptı ve malzeme aşınmasını belirlemek için bu verileri uçuş öncesi ölçümlerle karşılaştırıyor; sonuçlar daha sonra analiz öngörüleriyle karşılaştırılacak. Mühendisler, uzun vadeli ısı kalkanı geliştirme ve üretim çalışmalarını ve veri toplamayı desteklemek üzere NASA Marshall'da ısı kalkanından numune çıkarmayı ve ardından gelen malzeme testi, değerlendirme ve ısıl analiz çalışmalarını sürdürüyor.

Orion'un performansı ve ekibin Artemis II üzerine yaptığı analiz, sistemin sağlamlığını, mürettebatı destekleme kapasitesini ve Artemis III görevini ve sonrasını geliştirecek kritik bilgileri yansıtıyor. Kapsamlı Artemis I ısı kalkanı soruşturmasının ardından, Avcoat bloklarında tekdüzelik ve tutarlı geçirgenlik sağlamak amacıyla Artemis III için ısı kalkanı tasarımında iyileştirmeler yapıldı. Teknisyenler, Artemis III Orion mürettebat modülünün ısı kalkanını temmuz başında NASA Kennedy'de taktı; Orion'un mürettebat ve servis modülleri de temmuz sonunda birleştirildi. Uzay aracına o zamandan bu yana ilk kez başarıyla güç verildi; bu sayede mühendisler iki modül arasındaki tüm bağlantı hatlarının planlandığı gibi çalıştığını kontrol edebildi.

NASA, ekipler Orion uzay aracını gelecek yılki alçak Dünya yörüngesi görevine hazırlarken Artemis III'e doğru ilerlemeyi sürdürüyor. NASA, SLS (Uzay Fırlatma Sistemi) roketini ve Orion uzay aracını NASA astronotları Randy Bresnik, Frank Rubio, Andre Douglas ve ESA'dan (Avrupa Uzay Ajansı) Luca Parmitano ile fırlatacak; ekip, 2028'de Artemis IV ile başlayacak gelecekteki Ay inişleri için gereken kritik sistemleri ve operasyonları göstermek üzere Blue Origin ve SpaceX'in insanlı iniş aracı test ürünleriyle buluşacak.