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Dec 11, 2023

NASA stellt während der Demonstration der Technologie zum aufblasbaren Hitzeschild viele Daten aus einem winzigen Paket wieder her

Von Haley Oeur, NASA, 28. Oktober 2022. Im Bild von links: Robert Walker, Brian

Von Haley Oeur, NASA, 28. Oktober 2022

Im Bild von links: Robert Walker, Brian Saulman, Robert Dillman und Robert Mosher arbeiten mit der US-Armee zusammen, um einen Wasserrückgewinnungstest des auswerfbaren Datenmoduls für LOFTID durchzuführen. Bildnachweis: NASA

A recovery team will use GPSGPS, or Global Positioning System, is a satellite-based navigation system that provides location and time information anywhere on or near the Earth's surface. It consists of a network of satellites, ground control stations, and GPS receivers, which are found in a variety of devices such as smartphones, cars, and aircraft. GPS is used for a wide range of applications including navigation, mapping, tracking, and timing, and has an accuracy of about 3 meters (10 feet) in most conditions." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> GPS sucht nach einer Demonstration eines aufblasbaren Hitzeschilds im November 2022 ein etwa 900 Meilen großes Gebiet des Pazifischen Ozeans nach einer leuchtend gelben Kapsel ab. Die Kapsel hat etwa die gleiche Größe und Form wie eine große Zitrone und enthält wichtige Daten.

This tiny package is an ejectable data module (EDM) for a NASAEstablished in 1958, the National Aeronautics and Space Administration (NASA) is an independent agency of the United States Federal Government that succeeded the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). It is responsible for the civilian space program, as well as aeronautics and aerospace research. Its vision is "To discover and expand knowledge for the benefit of humanity." Its core values are "safety, integrity, teamwork, excellence, and inclusion." NASA conducts research, develops technology and launches missions to explore and study Earth, the solar system, and the universe beyond. It also works to advance the state of knowledge in a wide range of scientific fields, including Earth and space science, planetary science, astrophysics, and heliophysics, and it collaborates with private companies and international partners to achieve its goals." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">NASA technology demonstration, Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator (LOFTID). LOFTID will demonstrate an inflatable heat shield technology that could potentially be used to land humans on MarsMars is the second smallest planet in our solar system and the fourth planet from the sun. It is a dusty, cold, desert world with a very thin atmosphere. Iron oxide is prevalent in Mars' surface resulting in its reddish color and its nickname "The Red Planet." Mars' name comes from the Roman god of war." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Mars. Sobald das LOFTID-Fahrzeug nach dem Start den Weltraum erreicht, bläht sich der Hitzeschild auf, dann dringt das LOFTID-Wiedereintrittsfahrzeug in die Erdatmosphäre ein und landet im Pazifischen Ozean.

Illustration des Flugtests eines aufblasbaren Verzögerers (LOFTID) im erdnahen Orbit. Bildnachweis: NASA

Das EDM befindet sich im LOFTID-Wiedereintrittsfahrzeug und enthält sowohl Sensor- als auch Kameradaten, die während des LOFTID-Fluges aufgezeichnet wurden. Die Daten umfassen die Temperaturen und Drücke, denen der Hitzeschild ausgesetzt ist, und zeigen dem Team, wie gut LOFTID während der Demonstration abgeschnitten hat. Das LOFTID-Wiedereintrittsfahrzeug zeichnet diese Daten ebenfalls auf, da das EDM als redundante Quelle für Flugdaten konzipiert wurde, die bei Wasserspritzern wiederhergestellt werden sollen. Dies geschieht nur für den Fall, dass das Team das Wiedereintrittsfahrzeug nicht selbst bergen kann.

„Das EDM wurde entwickelt, um dem Team eine sekundäre Möglichkeit zur Wiederherstellung der Flugtestdaten zu bieten“, sagte Brian Saulman, Subsystemleiter für das EDM am Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia. „Der Grund, warum wir das EDM haben, ist der Flugtest mit dem aufblasbaren Wiedereintrittsfahrzeug-Experiment, bei dem das Team das Fahrzeug nie geborgen hat.“

Robert Dillman holt während eines Bergungstests die Entwicklungseinheit für auswerfbare Datenmodule von LOFTID aus dem Wasser. Bildnachweis: NASA

Nachdem das LOFTID-Wiedereintrittsfahrzeug während der Flugdemonstration wieder in die Erdatmosphäre eingedrungen ist, wird das EDM in einer Höhe von etwa 50.000 Fuß vom Raumschiff freigesetzt. Ein elektrischer Strom löst über ein federbelastetes System die Freigabe des Moduls aus. Es wird vor der Küste Hawaiis im freien Fall in den Pazifischen Ozean fallen und sollte innerhalb von 10 Meilen von der Stelle landen, an der das Raumschiff abgestürzt ist.

Das Team wird in der Lage sein, das EDM mithilfe mehrerer Kommunikationssysteme zu lokalisieren, die GPS-Koordinaten über ein vom Bergungsteam gestartetes, auf einem Wetterballon montiertes Relais senden. Das Relais überträgt die Koordinaten an ein tragbares Bodenstationsgerät, bei dem es sich um ein modifiziertes Mobiltelefon mit einer Ortungsanwendung handelt. Das Telefon zeigt Breiten- und Längenkoordinaten, Entfernung und einen Pfeil an, der auf den Standort des EDM zeigt, und aktualisiert sich, wenn das EDM im Meer driftet.

Um sich auf die Suche nach dem EDM vorzubereiten, unterzog das LOFTID-Team das EDM zahlreichen Funktionstests sowie einer Reihe praktischer Wiederherstellungstests. Wissenschaftler und Ingenieure testeten die Grenzen ihrer Ausrüstung, indem sie mit einer Vielzahl von Methoden nach dem zitronengroßen Objekt suchten, vom Versteckspiel an Land bis zur Verfolgung und Bergung des EDM aus dem Atlantischen Ozean.

Um das Wiederherstellungsverfahren zu testen, experimentierte das Team zunächst damit, das EDM an Land zu verstecken. In einem großen Versteckspiel versteckte Saulman die kleine Komponente, damit das Bergungsteam sie verfolgen konnte. Durch viele Wiederholungen des Bergungstests in Langley und in der Umgebung konnte das Team seine Techniken und Ausrüstung für die Ortung und Bergung üben und verifizieren.

Als nächstes gingen die Experimente vom Versteckspiel zu Marco Polo über, während sie vom Land zum Wasser übergingen. Das Team modellierte seine Tests danach, wie die tatsächliche LOFTID-EDM-Erholung voraussichtlich verlaufen wird, und implementierte flugähnliche Technologie und Messtechniken im Atlantischen Ozean für die Praxis.

„Als wir unsere Tracking-Ausrüstung einschalteten, ließen wir einen Wetterballon mit Relais los“, sagte Robert Mosher von NASA Langley, Leiter des EDM-Wasserrückgewinnungstests. „Innerhalb von etwa zehn Minuten hatten wir erfolgreich ein Signal erfasst und die Breiten- und Längenkoordinaten empfangen.“

Der Maschinenbauingenieur Anjie Emmett hält das auswerfbare LOFTID-Datenmodul in der Hand. Die kleinen, gelben, zitronenförmigen Komponenten enthalten eine Kopie aller während der Technologiedemonstration aufgezeichneten Daten. Bildnachweis: NASA

Während des Wassertests konnte das Team mit der US-Armee auf dem Joint Base Langley-Eustis zusammenarbeiten. Sie führten den Test wie eine Mann-über-Bord-Übung durch. Das EDM wurde über Bord geworfen. An Bord eines US Army Landing Craft Utility-Bootes musste das Team bei der Suche nach dem EDM nur einmal den Kurs korrigieren.

„Der Test bot eine unverzichtbare Übung für die Arbeit an Deck eines Schiffes und das Verständnis, wie zuverlässig das Signal sein kann, wenn es im Meer schaukelt“, sagte Mosher. „Es war auch ein Höhepunkt meiner Karriere, die gesamte Aktivität koordinieren und mit der US-Armee zusammenarbeiten zu können.“

Nach diesen erfolgreichen Tests an Land und auf See ist das kleine EDM bereit, eine große Rolle bei der Flugdemonstration von LOFTID zu spielen.

NASA's Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator, or LOFTID, is demonstrating a cross-cutting aeroshell — a type of heat shield — for atmospheric re-entry. Because current rigid aeroshells are constrained by a rocket's shroud size, one of the challenges NASA faces for destinations with an atmosphere is how to deliver heavy payloads (experiments, equipment, and people). One answer is an inflatable aeroshell that can be deployed to a scale much larger than the shroud. This technology enables a variety of proposed NASA missions to destinations such as Mars, VenusVenus, the second planet from the sun, is named after the Roman goddess of love and beauty. After the moon, it is the second-brightest natural object in the night sky. Its rotation (243 Earth days) takes longer than its orbit of the Sun (224.7 Earth days). It is sometimes called Earth's "sister planet" because of their similar composition, size, mass, and proximity to the Sun. It has no natural satellites." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Venus, Titan sowie Rückkehr zur Erde.

LOFTID ist dem Gedenken an Bernard Kutter gewidmet, Manager für fortgeschrittene Programme bei der United Launch Alliance (ULA), der im August 2020 verstarb und sich für Technologien wie LOFTID einsetzte, die die Kosten für den Zugang zum Weltraum senken können.

LOFTID soll im November an Bord einer ULA Atlas V als sekundäre Nutzlast mit dem Joint Polar Surveyor System-2 (JPSS-2), einem polarumlaufenden Wettersatelliten, starten.

Das LOFTID-Projekt wird durch das Technology Demonstration Missions-Programm der NASA verwaltet und finanziert, das Teil des Space Technology Mission Directorate der Agentur ist. Das Projekt wird vom Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, in Zusammenarbeit mit der United Launch Alliance und mit Beiträgen des Ames Research Center der NASA im Silicon Valley, des Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, und des Armstrong Flight Research Center in Edwards, Kalifornien, geleitet . Das Launch Services Program der NASA mit Sitz im Kennedy Space Center der Agentur in Florida ist für die Verwaltung des Startdienstes verantwortlich.