Учёные из Грейнджерского инженерного колледжа Иллинойсского университета провели исследование, которое показало, как состав атмосферы влияет на работу теплозащитных экранов космических аппаратов.
Теплозащитные экраны защищают аппараты от интенсивного трения и высоких температур при входе в атмосферу. Процесс абляции, при котором поверхность экрана сгорает и испаряется, играет ключевую роль в этой защите.
В ходе экспериментов в гиперзвуковой аэродинамической трубе Plasmatron X учёные обнаружили, что в атмосфере с кислородом абляция происходит стабильно, а частицы материала экрана выбрасываются равномерно. Однако в атмосферах без кислорода процесс становится нестабильным и сопровождается резкими выбросами частиц.
Это открытие особенно важно для миссий к Титану, спутнику Сатурна, где атмосфера состоит из 95% азота и 5% метана. Для сравнения, земная атмосфера содержит 78% азота и 21% кислорода. Такие различия требуют адаптации теплозащитных экранов для работы в экстремальных условиях.
Миссия NASA Dragonfly, запланированная на 2028 год, отправит роботизированный вертолёт на Титан для изучения его поверхности. Исследование поможет понять, как озёра и реки Титана могут содержать молекулы, предшествующие жизни.
Хотя результаты исследования не влияют напрямую на разработку теплозащитных экранов, они углубляют понимание физики материалов при экстремальных температурах. Это знание может быть использовано для создания более эффективных экранов в будущем.