مقدمة

إنّها أكثر رسل طموحاً في الفضاء العميق، تسافر ملايين أو حتى مليارات الكيلومترات لدراسة الكواكب البعيدة والقمر والنجوم، ومع ذلك فإنّ البيئات التي تصادفها هي من أكثر أنواع التكفير في النظام الشمسي، والإشعاع الشمسي، وتدفقات البلازما، والتدفئة الهوائية أثناء دخول الغلاف الجوي يمكن أن تولد درجات حرارة عالية بما يكفي لحماية المعادن غير المحمية.

فيزياء القذارة في الفضاء

ويأتي التذبذب في الفضاء من مصادر عديدة، وأكثرها وضوحاً هو الإشعاع الشمسي، وفي مسافة واحدة من الاتحاد الأفريقي (مسافة الأرض) يبلغ التدفق الشمسي نحو 361 1 دبليو/م2، ولكن بالنسبة لجهاز اختبار الأشعة المتزامنة (Pater Solar Probe) الذي يحلق في غلاف يبلغ 6.2 مليون كيلو متر من سطح الشمس، فإن هذا النوع من الارتفاعات الحرارية يجب إدارته.

أنواع الدروع الحرارية المستخدمة في البعثات الفضائية

الدروع المُزخرفة

(ب) الدروع الحرارية المُزدحمة هي أقدم وأكثر أنواعها استخداماً في دخول الغلاف الجوي الجوي، وهي تتألف من مادة تُستخدم فيها الطبقات والذوبان وتُبخر الطاقة الحرارية في هذه العملية، وتُصمم هذه المواد على أنها مُسرِّبة سيئة بحيث تظل التصميم الداخلي باردة، وتشمل الأمثلة على ذلك [الإطار الاستراتيجي الدولي للتصنيف والتبريد] [الثبات:]

الدروع المشتقة

كما أن الدروع المشعة التي تستخدم في الغلاف الجوي غير قابل للتداول، هي عبارة عن أجهزة استنشاق ذاتية، وهي تستخدم في تركيبات ذاتية في الغلاف الجوي، وهي تحتوي على مكوك فضائي، وهي تستخدم في معظم الأحيان في أجهزة تلفزيائية ذات مظلة منخفضة، وتحتوي على مكوك فعال جدا(2).

نظم التكرير النشطة

بعض البعثات تحتاج إلى دروع حرارية تزيل الحرارة بشكل نشط باستخدام مبردات متداولة، والتبريد النشط يستخدم في وسائل تعمل في درجات حرارة مبردة، مثلاً في غرف الاحتراق بمحركات الصواريخ أو في المركبات الفضائية ذات الطاقة النووية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة، ودرجة الحرارة،

الدروع الإشعاعية

(ب) الدروع الحرارية الإشعاعية تعمل بتعكس أكبر قدر ممكن من الإشعاعات الواردة، وكثيرا ما تستخدم لحماية التسمية الشمسية حيث لا يوجد الغلاف الجوي، وهذه الدروع عادة ما تكون فلزات شديدة التخصيب أو بطانيات متعددة الطوابق، وتُستخدم ] ملوثة باللون السام أو طبقات من الأشعة فوقية تستخدم في العديد من السواتل والأمثلة "

المليارون التاريخي في تنمية الدروع الثقيلة

[و] تم تطوير أول دروع حرارة عملية في الخمسينات لرؤوس القذائف التسيارية العابرة للقارات، وقد تم وضع نهج القوة الكثيفة من مصارف الحرارة الثقيلة في شكل مواد تصاعدية، مما يتيح أداء أفضل بكثير لكل وزن من الوحدات.

دراسة حالة: نظام الحماية الحرارية للمسبار الشمسي في باركر سولار

وربما يكون أكثر الأمثلة تطرفاً على هندسة الدرع الحراري هو نظام الحماية الحرارية [(TPS)] على متن جهاز " باركر سولار " (PSP) الذي يُطلق في عام 2018، ويُصمم النظام الخاص بالغاز المشبع بالأشعة الشمسية - أقل من 10 أجهزة استنشاق شمسية من سطح الشمس.

تحديات التصميم: الوزن والمرض والصناعات التحويلية

(ب) كل [كميّة من الدرع الحراري تُضاف تكاليف وتخفض القدرة على الحمولة: يجب على المصممين اختيار مواد تكون مُشغلة حرارية فعالة ومُحكمة آلياً، أما بالنسبة للدروع في الغلاف الجوي، فيجب أن ينجو الدرع من ضغوط دينامية عالية وقوى دينامية هوائية بينما يتراكم ارتفاع غير منتظم.

الابتكارات في علوم المواد

(ب) إن التقدم المحرز في الآونة الأخيرة قد يؤدي إلى توليد جديد من مواد الدرع الحراري. Carbon-fiber-reinforced silicon carbide (C/SiC) [FLT:]

اختبار دروع الحرارة على الأرض

قبل أن يطير أي درع حراري، يجب أن يكون مثبتاً في مرافق تحفيز البيئة القاسية من الدخول أو التدفئة الشمسية الشديدة.

الاتجاهات المستقبلية: الدروع التالية لدروع الحرارة

ويمكن أن تتقدم تكنولوجيا الدرع الحراري [الطاقات الحرارية] في شكل مفاعلات متطورة إلى غاية التطرف، حيث يمكن أن تؤدي هذه المفاعلات إلى زيادة كمية النفايات التي يجب رفضها، مما يتطلب دروعاً خفيفة للوزن.

لمزيد من المعلومات، انظر نظرة ناسا العامة على الدرع الحراري لجهاز باركر سولار بروبي في NASA Parker Solar Probe TPS . ويمكن أيضا العثور على تفاصيل إضافية عن المواد التراكمية في

خاتمة

إن الدروع الحرارية أكثر بكثير من طبقات العزل؛ فهي نظم مصممة بعناية توازن الكتلة، والسلوك الحراري، وأجهزة التجميل، والسلامة الهيكلية، ومن الأيام الأولى من عودة القذائف التسيارية إلى رغاوى الكربون المتطورة في معرض باركر سولار، فإن كل جيل من الدروع الحرارية قد وسع من مظروف الظروف المستقرة.