Σύνοψη
- Το Space Rider του ESA είναι το πρώτο ευρωπαϊκό επαναχρησιμοποιούμενο, μη επανδρωμένο διαστημικό σκάφος.
- Θα παραμένει σε χαμηλή τροχιά (LEO) για περίπου δύο μήνες εκτελώντας πειράματα, πριν επιστρέψει στη Γη με αυτοματοποιημένο αλεξίπτωτο.
- Κατά την επανείσοδο αναπτύσσει ταχύτητες 27.000 χλμ/ώρα (Mach 10+), με τις θερμοκρασίες να υπερβαίνουν τους 1600 °C λόγω τριβής και ιονισμού των αερίων.
- Η προστασία του εξασφαλίζεται από 21 κεραμικά πλακίδια (ISiComp), τα οποία δοκιμάστηκαν επιτυχώς στη μεγαλύτερη σήραγγα πλάσματος παγκοσμίως (CIRA) στην Ιταλία.
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) προχωρά με σταθερά, τεκμηριωμένα βήματα στην ολοκλήρωση του Space Rider, του πρώτου ευρωπαϊκού επαναχρησιμοποιούμενου διαστημικού σκάφους. Ο στόχος της συγκεκριμένης αποστολής είναι η δημιουργία ενός μη επανδρωμένου, ρομποτικού εργαστηρίου το οποίο θα προσφέρει αυτόνομη πρόσβαση σε συνθήκες μικροβαρύτητας για τη διεξαγωγή πειραμάτων, μειώνοντας δραστικά το κόστος της διαστημικής έρευνας για τις ευρωπαϊκές εταιρείες και τα ακαδημαϊκά ιδρύματα. Πρόσφατα, το σύστημα θερμικής προστασίας και τα πτερύγια καθοδήγησης του σκάφους υποβλήθηκαν στις πλέον ακραίες δοκιμές προσομοίωσης επανεισόδου, ανοίγοντας τον δρόμο για τις τελικές εγκρίσεις.
Το σκάφος, βάρους 3000 κιλών, έχει σχεδιαστεί για να εκτοξεύεται μέσω του πυραύλου Vega-C. Μετά την αποδέσμευση του, το ωφέλιμο φορτίο του επιτρέπει την εκτέλεση πειραμάτων φαρμακευτικής, επιστήμης υλικών και γεωπαρατήρησης για διάστημα περίπου δύο μηνών σε χαμηλή γήινη τροχιά (Low Earth Orbit – LEO). Ωστόσο, η πραγματική μηχανική πρόκληση του Space Rider δεν έγκειται στην παραμονή του στο Διάστημα, αλλά στην επιστροφή του.
Κάθε αντικείμενο που επιστρέφει στη Γη από την τροχιά εισέρχεται στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας με ταχύτητες που αγγίζουν τα 27.000 χλμ/ώρα. Σε αυτές τις υπερηχητικές ταχύτητες (Mach 10+), η κινητική ενέργεια του σκάφους μετατρέπεται σε θερμική. Τα σωματίδια της ατμόσφαιρας συμπιέζονται βίαια μπροστά από την «κοιλιά» του οχήματος, δημιουργώντας ένα ωστικό κύμα. Η έντονη τριβή και η συμπίεση προκαλούν τον ιονισμό των αερίων, τυλίγοντας το διαστημόπλοιο σε μια φλεγόμενη σφαίρα πλάσματος, με τις θερμοκρασίες στο εξωτερικό περίβλημα να ξεπερνούν τους 1600 °C.
Για να επιβιώσει το δομικό σκελετό και τα ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήματα από αυτή την κόλαση θερμότητας, ο ESA βασίζεται σε προηγμένη επιστήμη υλικών. Η “κοιλιά” και το ρύγχος του Space Rider είναι εξοπλισμένα με 21 ειδικά σχεδιασμένα επαναχρησιμοποιούμενα κεραμικά πλακίδια κατασκευασμένα από ISiComp. Πρόκειται για ένα καινοτόμο, εξαιρετικά ανθεκτικό και ελαφρύ κεραμικό υλικό, προϊόν συν-ανάπτυξης του Ιταλικού Κέντρου Αεροδιαστημικής Έρευνας (CIRA) και της εταιρείας Petroceramics.
Οι δοκιμές αξιοπιστίας των πλακιδίων ξεκίνησαν ήδη από τον Φεβρουάριο του τρέχοντος έτους. Τα πλακίδια τοποθετήθηκαν σε έναν μηχανισμό δόνησης ισχύος 200 kN για να προσομοιωθούν οι ακραίες ακουστικές και μηχανικές καταπονήσεις που θα υποστούν κατά την εκτόξευση από τους πανίσχυρους κινητήρες στερεού καυσίμου του πυραύλου Vega-C.
Πέρα από την παθητική προστασία, το Space Rider διαθέτει ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον αεροδυναμικό προφίλ. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά διαστημικά λεωφορεία που διέθεταν ευμεγέθη φτερά, ή τις τυπικές κωνικές κάψουλες (όπως η κάψουλα Orion ή το Dragon της SpaceX), το ευρωπαϊκό σκάφος ακολουθεί τη φιλοσοφία του “lifting body”. Αυτό σημαίνει ότι το ίδιο το σχήμα της ατράκτου παράγει την απαραίτητη αεροδυναμική άντωση κατά τη διάρκεια της υπερηχητικής πτήσης, επιτρέποντας στο σκάφος να “γλιστρά” πάνω στα πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας και να κατευθύνεται με ακρίβεια προς το σημείο προσγείωσης.
Για τον έλεγχο αυτής της πτήσης, το Space Rider χρησιμοποιεί δύο κινητά πτερύγια στο πίσω μέρος του. Καθένα από αυτά ζυγίζει μόλις 10 κιλά και έχει διαστάσεις 90 x 70 εκατοστά, νούμερα εντυπωσιακά μικρά αν αναλογιστεί κανείς ότι ελέγχουν τη σταθερότητα ενός οχήματος 3 τόνων σε συνθήκες ακραίας δυναμικής πίεσης. Τα πτερύγια κατασκευάζονται από το ίδιο κεραμικό υλικό ISiComp, στερεωμένα πάνω σε υποστηρίγματα από κράμα τιτανίου, τα οποία έχουν εκτυπωθεί τρισδιάστατα για βελτιστοποίηση του βάρους και της δομικής αντοχής. Οι εντολές δίνονται απευθείας από τον ηλεκτρονικό “εγκέφαλο” πλοήγησης του σκάφους.
Οι τελικές δοκιμές των πτερυγίων πραγματοποιήθηκαν στις εγκαταστάσεις του CIRA στην Capua της Ιταλίας, μέσα στη μεγαλύτερη σήραγγα αεροδυναμικής πλάσματος στον κόσμο. Τα εξαρτήματα βομβαρδίστηκαν με έναν πίδακα αερίου που κινούνταν με ταχύτητα δέκα φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου, υπό θερμοκρασίες που μιμούνταν πλήρως το περιβάλλον της επανεισόδου.
Τα αποτελέσματα των δοκιμών πιστοποίησαν την αντοχή των υλικών, επιβεβαιώνοντας τα δεδομένα των μηχανικών του ESA. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην ικανότητα επιβίωσης του συστήματος υπό συνθήκες απρόβλεπτης βλάβης. Μάλιστα, η ομάδα προκάλεσε σκόπιμη φθορά σε ένα από τα κεραμικά πλακίδια—προσομοιώνοντας μια πιθανή πρόσκρουση μικρομετεωρίτη κατά την παραμονή του στο Διάστημα—προκειμένου να μελετηθεί η ροή της θερμότητας. Το Space Rider ανταπεξήλθε απόλυτα, διατηρώντας την ακεραιότητα των εσωτερικών υποσυστημάτων του.
Το τελικό στάδιο κάθε αποστολής θα ολοκληρώνεται με την ανάπτυξη ενός αυτοματοποιημένου, κατευθυνόμενου αλεξίπτωτου τύπου parafoil. Σε συνδυασμό με το σύστημα πλοήγησης GPS και αδρανειακών αισθητήρων, το parafoil θα επιτρέπει στο Space Rider να προσγειώνεται ομαλά με ακρίβεια ελάχιστων μέτρων, σε προκαθορισμένους αεροδιαδρόμους ή βάσεις στην Ευρώπη, διευκολύνοντας την άμεση ανάκτηση των επιστημονικών πειραμάτων και τη γρήγορη προετοιμασία του σκάφους για την επόμενη πτήση.
Οι επόμενοι μήνες περιλαμβάνουν πρόσθετες δοκιμές στα συστήματα καθοδήγησης, αεροηλεκτρονικής και λογισμικού, προτού το σύστημα θερμικής προστασίας λάβει την τελική πιστοποίηση πτητικής καταλληλότητας. Το Space Rider αντιπροσωπεύει τη σημαντικότερη επένδυση της Ευρώπης στην εμπορική διαστημική ευελιξία, μεταφέροντας την αεροδιαστημική μηχανική της γηραιάς ηπείρου στην εποχή της επαναχρησιμοποίησης.
*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!
