NASA впервые увидело, как теплозащита космических кораблей разрушается изнутри при температуре 900 °C
iXBT.com ·
Американские исследователи научились в реальном времени наблюдать за разрушением теплозащитных материалов космических аппаратов при температурах, характерных для входа в атмосферу. Для этого они объединили рентгеновскую микротомографию с алгоритмами искусственного интеллекта, получив трехмерную картину изменений прямо во время нагрева.
Американские исследователи научились в реальном времени наблюдать за разрушением теплозащитных материалов космических аппаратов при температурах, характерных для входа в атмосферу. Для этого они объединили рентгеновскую микротомографию с алгоритмами искусственного интеллекта, получив трехмерную картину изменений прямо во время нагрева.
Проект стал частью многолетнего сотрудничества NASA и научного центра Advanced Light Source (ALS). Ученые изучают абляционные материалы — специальную теплозащиту, которая при экстремальном нагреве постепенно разрушается, унося с собой тепло и защищая корпус космического аппарата.
Раньше инженеры могли анализировать материалы лишь до и после испытаний, а также опирались на компьютерные модели. Новый метод позволяет буквально заглянуть внутрь теплозащитного экрана и проследить, как меняются его структура, пористость и химический состав в процессе нагрева.
Во время экспериментов образцы нагревали примерно до 900 °C и многократно сканировали с помощью рентгеновской микротомографии с микрометровым разрешением. Это дало возможность увидеть, как внутри материала появляются пустоты, каналы и другие изменения, влияющие на его защитные свойства.
Исследователи сравнили два коммерческих материала — SLA-220 и SLA-561V. Несмотря на одинаковое назначение, при высоких температурах они ведут себя совершенно по-разному. Наиболее необычным оказался SLA-561V, где в качестве наполнителя используется натуральная пробка. При нагреве она разлагается и оставляет внутри материала множество полостей.
SLA-220 устроен иначе: его силиконовая матрица не образует крупных пустот, а формирует плотную разветвленную сеть взаимосвязанных каналов. Именно искусственный интеллект помог обработать огромный объем рентгеновских данных и восстановить эти процессы в виде детальной трехмерной модели.
Полученные результаты уже имеют практическое значение для космической отрасли. После первого полета Artemis поведение теплозащитного экрана оказалось не совсем таким, как предсказывали вычислительные модели, поэтому NASA использовало возможности ALS для более точного изучения материалов и проверки своих расчетов.
В перспективе новая технология должна помочь инженерам точнее рассчитывать толщину и массу теплозащиты для будущих космических аппаратов, включая миссии программы Artemis и экспедиции к Марсу. Это позволит повысить надежность кораблей во время самой опасной фазы полета — входа в атмосферу.