Nel luglio del 2024, cinque capsule costruite da alcuni studenti hanno sopportato il calore torrido del rientro nell’atmosfera terrestre nell’ambito del secondo Kentucky Re-Entry Probe Experiment (KREPE-2). Gli scienziati stanno ora analizzando i dati degli esperimenti KREPE-2, che potrebbero far progredire lo sviluppo di scudi termici che proteggono i veicoli spaziali quando tornano sulla Terra. La missione è stata progettata per mettere alla prova una serie di prototipi di scudi termici in condizioni di rientro autentiche per vedere come si sarebbero comportati. Queste capsule sperimentali, costruite da studenti dell’Università del Kentucky e finanziate dal NASA Established Program to Stimulate Competitive Research (EPSCoR) all’interno dell’Office of STEM Engagement della NASA, sono tutte sopravvissute a più di 4.000 gradi Fahrenheit durante la discesa:
Le capsule delle dimensioni di un pallone da football hanno anche trasmesso con successo dati preziosi tramite la rete satellitare Iridium durante il loro viaggio infuocato. La quantità di informazioni che hanno fornito è attualmente in fase di analisi per essere presa in considerazione nella progettazione attuale e futura di veicoli spaziali e per migliorare i progetti per futuri esperimenti. “Questi dati, e gli strumenti utilizzati per ottenerli, aiutano la NASA a progettare e valutare le prestazioni degli attuali e dei nuovi veicoli spaziali che trasportano equipaggio e carico da e verso lo spazio“, ha affermato Stan Bouslog, esperto senior della disciplina del sistema di protezione termica presso il Johnson Space Center della NASA a Houston, che ha svolto il ruolo di supervisore tecnico dell’agenzia per il progetto.
Fare il grande passo – comunicare attraverso una discesa infuocata
“L’unico modo per testare un sistema di protezione termica come se fosse in volo è esporlo a un vero volo ipersonico attraverso l’atmosfera”, ha affermato Bouslog. Le capsule autonome sono state lanciate a bordo di una navicella spaziale Northrop Grumman Cygnus senza equipaggio nel gennaio 2024 insieme ad altro carico diretto alla Stazione Spaziale Internazionale. Il veicolo cargo si è staccato dalla stazione spaziale il 12 luglio mentre il laboratorio orbitante volava sopra l’Oceano Atlantico meridionale. Mentre la navicella spaziale Cygnus iniziava la sua rottura pianificata durante il rientro, le capsule KREPE-2 hanno rilevato un segnale, un picco di temperatura o un’accelerazione, per iniziare a registrare i dati e sono state rilasciate dal veicolo. A quel punto, viaggiavano a una velocità di circa 16.000 miglia orarie a un’altitudine di circa 180.000 piedi.
Il team di studenti e consulenti dell’Università del Kentucky ha osservato e atteso per scoprire come si erano comportate le capsule.
Mentre le capsule scendevano nell’atmosfera, un gruppo osservava da un aereo che volava vicino alle Isole Cook nell’Oceano Pacifico meridionale, dove seguivano il ritorno della navicella spaziale Cygnus. Il volo è stato organizzato in collaborazione con la University of Southern Queensland a Toowoomba, Queensland, Australia, e la University of Stuttgart a Stoccarda, Germania. Alexandre Martin, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la University of Kentucky e ricercatore principale dell’esperimento, era su quel volo. “Abbiamo volato vicino al percorso di rientro per effettuare misurazioni scientifiche”, ha detto Martin, aggiungendo che hanno utilizzato più telecamere e spettrometri per osservare il rientro. “Ora abbiamo una comprensione molto migliore dell’evento di rottura del veicolo Cygnus e quindi del rilascio delle capsule”. Nel frattempo, i membri dell’Hypersonic Institute dell’Università del Kentucky si erano riuniti all’università per osservare l’arrivo dei dati KREPE-2 via e-mail. Tutti e cinque avevano comunicato con successo le loro condizioni di volo mentre si dirigevano verso la Terra. “Ci vorrà del tempo per estrarre i dati e analizzarli”, ha detto Martin. “Ma il grande risultato è stato che ogni capsula ha inviato dati”. I membri del team di studenti dell’Università del Kentucky hanno iniziato ad analizzare i dati per ricostruire digitalmente l’ambiente di volo al momento della trasmissione, fornendo informazioni fondamentali per la futura modellazione al computer e la progettazione dello scudo termico.
Costruire sul successo degli studenti:
La missione si basa sui risultati di KREPE-1, che ha avuto luogo nel dicembre 2022. In quell’esperimento, due capsule hanno registrato le misurazioni della temperatura mentre rientravano nell’atmosfera terrestre e hanno trasmesso tali dati a terra. L’ampio set di dati raccolto durante il rientro del KREPE-2 include misurazioni dello scudo termico, come la temperatura, nonché dati di volo tra cui pressione, accelerazione e velocità angolare. Il team ha anche testato con successo uno spettrometro che ha fornito dati spettrali dell’onda d’urto di fronte a una capsula. “KREPE-1 è stato davvero per dimostrare che potevamo farcela”, ha detto Martin. “Per KREPE-2, volevamo dotare le capsule di tutti gli strumenti e vedere davvero cosa potevamo imparare”. Attualmente il KREPE-3 è programmato per il 2026. Il progetto in corso ha offerto preziose opportunità al team di studenti dell’Università del Kentucky, dagli studenti universitari ai dottorandi, di contribuire all’innovazione della tecnologia dei voli spaziali. “Questo sforzo è svolto interamente dagli studenti: fabbricazione, esecuzione di simulazioni, gestione di tutte le revisioni della NASA e svolgimento di tutti i test”, ha affermato Martin. “Siamo lì a supervisionare, ovviamente, ma sono sempre gli studenti a rendere possibili queste missioni”. A tal proposito, riportiamo qui sotto il link ad un video-approfondimento diffuso sul web:
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