NASA Demonstrates Next-Generation Heat Shield Technologies

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Vorbereitungen für die nächsten Mond-Simulationen (und Unterwasser) laufen

A KREPE-3 capsule floats inside the Northrup Grumman Cygnus XL 24 cargo spacecraft on October 7. Inside the capsule is a 3-D printed heat shield designed by researchers at NASA’s Johnson Space Center in Houston.NASA

Die KREPE-3-Kapsel schwebt im Northrup Grumman Cygnus XL 24 Frachtraum am 7. Oktober. In der Kapsel befindet sich ein 3D-gedruckter Hitzeschild, das von Forschern am NASA-Johnson-Weltraumzentrum in Houston entworfen wurde.

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NASA testet Hitzeschilde, die Astronauten beim Rückkehr von Missionen zum Mond und Mars auf ungewöhnliche Weise schützen können: indem sie den Müll entsorgen.

Als Northrop Grumman24^thFracht-Versorgungvon der Internationalen Raumstation abgesetzt wurde, trug es eine Flotte von 12 kleinen, experimentellen Kapseln, die dazu bestimmt waren, die nächste Generation von Wärmeschutzmaterialien zu testen, die als Grundlage für zukünftige Hitzeschilde dienen könnten.

Das Experiment, das "Kentucky Reentry Probe Experiment (KREPE-3)" genannt wird, ist das dritte in einer Reihe von kostengünstigen, aber wirkungsvollen Missionen, die die letzten Momente des Lebenszyklus des Frachtraumschiffs nutzen, um wertvolle Daten zu sammeln.

Das Experiment ist eine Zusammenarbeit zwischen der University of Kentucky, dem Staat Kentucky, dem von der NASA eingerichteten Programm zur Förderung wettbewerbsorientierter Forschung (EPSCoR), mehreren NASA-Zentren und anderen Bundes- und kommerziellen Partnern.

„KREPE-3 ist ein hervorragendes Beispiel für die Ziele des EPSCoR-Programms der NASA“, sagte David Berger, Programmmanager für EPSCoR im Hauptquartier der NASA in Washington. „Wir unterstützen die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren bei der Entwicklung einzigartiger Projekte, die ihren Bildungszielen und den Zielen der NASA zugute kommen.“

Müll zu Schatz

Bevor das Raumschiff Cygnus XL der Mission die Station verließ, packten die Astronauten es mit Abfall und aktivierten die 12 kleinen Kapseln, die darin transportiert wurden. Die von Studenten der University of Kentucky entworfenen Kapseln enthalten Sensoren, die Temperatur, Druck, Bewegung, Magnetfeld und Licht während des Wiedereintritts messen.

Wenn das Fahrzeug sicher in der Erdatmosphäre auf seiner geplanten Route auseinanderbricht, werden die Kapseln freigesetzt und mit der Datenerfassung beginnen, wie sich jede Reihe von experimentellen Wärmeschutzmaterialien verhält. Satellitensignale übertragen die Daten in Echtzeit an die Forscher und bieten Einblicke in, wie größere Wärmeschilde zukünftige Fracht oder Besatzungen schützen könnten.

Es eine intelligente Methode, um Flugdaten auf Materialien zu erhalten, die sich noch in der Entwicklung befinden", sagte Keith Peterson, ein Materialingenieur am NASA-Forschungzentrum Ames in Silicon Valley, Kalifornien. "Wir nutzen im Wesentlichen eine Möglichkeit, mit einem bereits zur Erde zurückkehrenden Fahrzeug zu reisen.

Close up of an Ames-produced thermal protection system (TPS) (heat shield) for the Kentucky Re-Entry Probe Experiment (KREPE) in the Sensors & TPS Advanced Research Laboratories (STAR Labs) N242.NASA/Brandon Torres-Navarrete

Nahaufnahme eines von Ames hergestellten thermischen Schutzsystems (TPS) (Hitzeschild) für das Kentucky Re-Entry Probe Experiment (KREPE) in den Sensoren & TPS Advanced Research Laboratories (STAR Labs) N242.

NASA/Brandon Torres-Navarrete

Innovationen vorantreiben

Die Kapseln werden eine Vielzahl von thermisch schützenden Komponenten transportieren, darunter bewährte Technologien wie das keramische Fliesenmaterial, das auf dem Space Shuttle verwendet wurde. Andere werden neue Optionen testen, wie z. B. ein 3D-gedrucktes Hitzeschild aus dem Additive Manufacturing of Thermal Protective Systems Projekt, das von NASA Johnson und Oak Ridge National Laboratory entwickelt wurde.

Forscher am NASA Ames-Zentrum leisten Beiträge zu KREPE-3, darunter zwei Kapseln, die eine Familie von Schutzmaterialien der nächsten Generation, bekannt als Materials Engineered for Re-entry using Innovative Needling Operations (MERINO), transportieren werden. Die aus Schichten aus Kohle- und Phenolharzen gefertigten Materialien sind flexibler, schneller herzustellen und kostengünstiger als herkömmliche Schutzmaterialien – was sie zu vielversprechenden Kandidaten für Marsmissionen macht. Dank der dünneren Atmosphäre des Mars erfordern Missionen, die auf dem Roten Planeten landen, geringere Wärmebelastungen und ermöglichen leichtere Schutzmaßnahmen.

Eine dritte Kapsel wird diese Schutzmaterialien mit anderen Elementen kombinieren. Das Kentucky Instrumented Conical Hypersonic Experiment wird eine duale Kegelform verwenden. Sie kombiniert eine Wolframspitze, die an einen mit Kohle- und hitzebeständigen Kunststofffasern versehenen Kegel angebracht ist, und einen Heck-Kegel, der mit MERINO umwickelt ist. Dieses einzigartige Design wird dazu beitragen, Computer-Modelle anhand von realen Daten zu validieren.

Eine weitere Kapsel hat die Form des Schutzschildes, der die bevorstehende NASA-Mission Dragonfly schützen wird, während sie zum Mond Titan von Saturn gelangt, und wird die dynamische Stabilität des Designs testen. Sie ist mit Phenolic Impregnated Carbon Ablator überzogen, einem Material, das von NASA Ames entwickelt wurde und für kommerzielle Fahrzeuge und im Rahmen der NASA-Mission Stardust eingesetzt wurde.Stardust, Mars Science Laboratory, undMars 2020Missionen.

Eine Kapsel wird eine ausfahrbare Hitzeschild namens Adaptable Deployable Entry and Placement Technology testen, das wie ein Regenschirm geformt ist, um die Oberfläche zu vergrößern und den Abstieg zu verlangsamen. In voller Größe könnte das Adaptable Deployable Entry-Design gefaltet werden, was es ideal für den Einsatz von Nutzlasten macht, die größer sind als die Raketen, die sie in den Flug bringen.

Während einige Kapseln neue Materialien testen, um Missionen zum Mars zu befördern, testen andere neue Formen und Designs, die weitere Forschung und das Verständnis von Computer-Modellierung und Sensordesign vorantreiben – Technologien, die neue Innovationen im Bereich der Wiedereintrittstechnologie ermöglichen könnten.

Zusätzliche Kapseln, die von in- und ausländischen Partnern entwickelt wurden, werden eine Vielzahl bekannter und neuer Materialien testen, darunter einen Wärmefluss-Sensor, der an der Universität Stuttgart in Deutschland entwickelt wurde, und der es Forschern ermöglicht, zu messen, wie sich die Wärme während des Wiedereintritts über eine Oberfläche verteilt.

„Wir erweitern die Grenzen dessen, was Hitzeschilde leisten können“, sagte Peterson. „Und wir testen sie auf eine Weise, die schnell, kostengünstig und unglaublich effektiv ist.“

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Letzte Aktualisierung

09. Okt. 2026

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