Cercetători de la Texas A&M creează un material revoluționar pentru protecția termică a vehiculelor cosmice reutilizabile
O echipă de cercetători de la Universitatea Texas A&M, împreună cu compania Canopy Aerospace, dezvoltă o soluție inovatoare care ar putea transforma modul în care vehiculele spațiale sunt protejate la reintrarea în atmosfera Pământului. Aceasta este un nou tip de scut termic „transpirabil” – un material poros care eliberează gaze de răcire prin porii săi pentru a scădea temperatura exterioară a vehiculului în timpul expunerii la condițiile extreme ale reintrării atmosferice.
Această tehnologie avansată este denumită „răcire prin transpirație” (transpiration cooling) și are potențialul de a înlocui sistemele tradiționale de protecție termică, care sunt adesea dificil de reutilizat și foarte costisitoare.
Ce reprezintă răcirea prin transpirație?
Răcirea prin transpirație funcționează prin eliberarea unui strat controlat de gaz de răcire pe suprafața exterioară a vehiculului spațial. Acest gaz acționează ca o barieră protectoare între structura navei și atmosfera densă a Pământului. Atunci când un vehicul spațial reintră în atmosferă la viteze hipersonice (de peste 5 ori viteza sunetului), frecarea și comprimarea aerului generează temperaturi extreme ce pot depăși 1.500°C. Gazul eliberat de materialul poros formează un scut care izolează structura de aceste temperaturi ridicate, reducând astfel acumularea de căldură periculoasă.
Materialul utilizat – carbura de siliciu imprimată 3D
Inima acestui nou sistem este un compozit din carbura de siliciu imprimată 3D. Acest material este apreciat pentru capacitatea sa de a rezista la temperaturi extreme și pentru rezistența sa. Cercetătorii au conceput materialul cu o structură poroasă controlată, care permite o eliberare uniformă a gazului de răcire, fără a afecta integritatea structurală.
Profesorul Hassan Saad Ifti, membru al echipei de cercetare, compară funcționalitatea acestui nou material cu eficiența unei geci de puf: nu materialul în sine furnizează izolația, ci aerul prins între straturi. La fel și în cazul acestui sistem – gazul eliberat, nu materialul propriu-zis, asigură protecția termică esențială.
Avantajele față de scuturile termice convenționale
Sistemele de protecție termică actuale includ scuturi ablative de unică folosință, care se topesc pentru a dispersa căldura, sau plăci ceramice, așa cum au fost cele folosite la navetele spațiale NASA. Ambele soluții au limitări semnificative: sunt costisitoare, complicate în întreținere și necesită înlocuiri frecvente după fiecare misiune.
În schimb, scuturile transpirabile dezvoltate de Texas A&M oferă numeroase avantaje:
– Reutilizabilitate sporită – materialul nu se degradează la fiecare utilizare.
– Întreținere facilă – elimină necesitatea înlocuirilor de frecventă.
– Costuri reduse – prin minimizarea pieselor consumabile și a lucrărilor de reparare post-misiune.
– Performanță superioară – oferă o protecție termică adaptabilă pentru diverse condiții de atmosferă și viteză.
În etapa de testare
Tehnologia se află, în prezent, în faza de testare. Prototipurile sunt evaluate în tunelurile hipersonice ale Laboratorului Național de Aerotermochimie și Hipersonică al Universității Texas A&M. Sub coordonarea doctorandului William Matthews, echipa investighează comportamentul materialului în condiții extreme, simulând reintrarea atmosferică și observând efectele răcirii cu și fără gaz.
Aceste teste oferă informații esențiale despre eficiența metodei, incluzând variațiile de temperatură, presiune și distribuția gazului.
