Space Mission의 Heat Shield Repair에 대한 혁신적인 접근법

Spaceflight의 열 방패의 긴 역할

지구에 돌아와서 다른 행성의 대기권 얼굴 극단적 인 열 응력을 입력. 대기 가스와 함께 재입력 동안 온도가 1,600 °C (2,900 °F)를 초과합니다. 열 방패는이 에너지를 흡수하고 분산시킵니다. 아폴로 명령 모듈, 우주 셔틀 궤도 및 Mars는 Curiosity와 같은 충돌을 방지합니다. 열 보호 시스템 (TPS). 그러나 이러한 문제를 막을 수 없습니다. 이러한 문제를 해결하는 것은 이러한 문제를 해결하고, 이러한 문제를 해결하는 것입니다. 이러한 문제를 해결하는 것은 이러한 문제를 해결하는 것입니다. 이러한 문제를 해결하고, 이러한 문제를 해결하는 것은 불가능한 것입니다.

전통 수리 방법: 우주선과 수동 패치

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Spacewalk Approach의 제한

안전 위험: 우주선은 인간 우주선에서 가장 높은 수준의 활동 중이며, 소송, 정각, 피로에 대한 잠재적으로.
Tool Constraints: Astronauts는 도구 및 수리 재료의 제한된 세트를 수행 할 수 있습니다; 복잡한 수리는 역에 사용할 수없는 전문 장비를 필요로 할 수 있습니다.
시간 압력: EVA 내구는 일반적으로 6~8시간으로 제한되어 있으며, 달의 착륙선과 같은 우주선에 대한 광범위한 손상 수리를 담당합니다.
액세스성: 차량의 하부와 같은 일부 열 차폐 영역은 전용 이동식 보조 없이 도달하기 어려울 수 있습니다.

혁신적인 접근법: 자동화 및 고급 재료 결합

이러한 제한을 극복하기 위해 NASA, ESA 및 SpaceX와 같은 민간 기업은 차세대 수리 기술에 투자하고 있습니다. 두 가지 주요 방향은 로봇 수리 시스템 및 자기 치유 자료입니다. 함께 그들은 궤도와 그 이상의 열 보호를 유지하는 방법에 대한 패러다임 이동을 약속합니다.

로봇 수리 시스템

로봇 플랫폼은 기계 비전, 힘 피드백 및 엄격한 조작자가 인간 존재없이 검사 및 수리를 수행 할 수 있습니다. Robonaut 프로그램과 유럽 우주국의 SpaceHopper는 예입니다. 로봇 수리 시스템은 카메라, LIDAR 또는 열 센서를 사용하여 열 방패를 조사하여 균열, 탈락 또는 누락 타일을 감지합니다. 그런 다음, ablative 페이스트와 같은 수리 재료의 내장 공급을 사용하여 - ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

로봇 수리의 주요 장점

원격 위험: 방사선이나 진공에 대한 천재 노출 없음.
24/7 운영: 로봇은 시계 주변에서 작동할 수 있으며, EVA에 필요한 시간의 분수에 수리를 할 수 있습니다.
Precision: 로봇은 공기역학 및 열 성능을 유지하기위한 비중 밸류 정확도와 패치를 배치합니다.
모듈 업그레이드: 수리 도구는 다른 손상 유형 또는 재료로 교체 될 수 있습니다.

최근 데모에는 ] 로봇 팔을 사용하여 ESA ‐led 프로젝트가 있으며, 시뮬레이션된 공간 조건 하에서 세라믹 기반 수리 풀을 적용할 수 있습니다. 로봇은 인공 손상 후 테스트 문서의 열 보호를 성공적으로 복원했습니다.

자기 치유 재료

외부 개입에 의존하는 것보다, 자기 치유 재료 자율적으로 남성 미성년자 균열과 빵꾸. 이 자료는 microcapsules 또는 혈관 네트워크가 치료제 (예 : 수지 또는 세라믹 선구자)로 채워져 있습니다. 균열 propagates가 될 때, 캡슐 파열은 치유 에이전트가 갭으로 흐르고, 촉매는 수리를 설정합니다. 열 방패 응용 분야의 경우, 치료제는 NASA의 화학 물질을 파괴하지 않고도 높은 수준의 영향을 미칠 수 있습니다. [C]는 랭크되지 않고도 실험적인 영향을 미칠 수 있습니다. [C]는 랭크가공의 초음파를 제거 할 수 있습니다. [C]

자기 치유는 우주에서 작동합니다.

복합 재료는 실리콘 ‐ 기반 액체 폴리머를 포함하는 마이크로 영역으로 끼워넣어진 탄소 실리콘 카바이드 매트릭스 (C / SiC)로 이루어져 있습니다. 충격에, 구체의 휴식, 그리고 폴리머 wicks는 균열. 높은 표면 온도 (>400°C)는 고체 세라믹으로 중합체를 변환하는 화학 반응을 유발하고, 효과적으로 간격을 폐쇄합니다. 이 과정은 별도의 위치에 손상된 경우 여러 번 반복 할 수 있습니다. 주요 제한은 치유가 비례없는 반면 (mm), 외부 층을 위해 더 넓은 결함을 필요로하는 것입니다. (mm)

Situ에 있는 첨가물 제조

다른 유망한 접근법은 첨가제 제조 (3D 인쇄)의 사용으로 대체 타일 또는 패치를 직접 ‐ 궤도에 직물. NASA Made In Space technology는 이미 폴리머 및 복합 부품의 인쇄를 보여 왔다. 이 높은 온도 세라믹에 확장은 도전이지만 모바일 로봇 3D 프린터는 손상된 지역에 세라믹 슬러리를 내릴 수 있으며, 그 후 그 다음 에너지의 열적 접근을 사용하여 에너지 또는 열적 인 특성을 결정할 수 있습니다. 이 제품은 태양 광의 열적 특성에 대한 정확한 접근을 허용하는 것입니다.

미래 지향: 오랜 미션을 위한 통합 수리 시스템

궁극적 인 비전은 완전히 자율적 인 수리 생태계 온보드 우주선입니다. 작은 검사 드론의 함대는 지속적으로 열 방패를 스캔 할 것입니다. 결함이 발견되면, 더 큰 수리 봇이 사이트로 이동하여 손상이 미성년자인지 자기 치유 패치를 배치하거나 결함이 더 큰 경우 새로운 타일을 인쇄합니다. 전체 프로세스는 임무 제어 AI에 의해 과언 될 것입니다., 단지 높은 수준의 결정은 지상 컨트롤러 또는 승무원에 확장. 이 개념은 때때로 "Autonomous Maintenance"라고 불리는 미래에 대한 개념입니다.

핵심 Enabling 기술

고급 센서:고급 영상과 전사술은 육안으로 볼 수 없는 하위표 균열을 검출합니다.
고온도 접착제: 진공에서 경화하고 1500°C에 접착 강도를 유지하는 보론 기반 또는 규산염 화합물.
Energy Storage:] 롱라이프 배터리 또는 테더 파워 공급 그래서 수리 로봇은 재충전없이 시간 동안 작동 할 수 있습니다.
Radiation‐Hardened Electronics: 글리치 없이 공간 환경을 살아가는 신뢰할 수 있는 컨트롤러.

Remain의 도전

Space Industry에 대한 이점

혁신적인 수리 접근법이 성공적으로 구현하는 것은 무형적 이점을 산출할 것입니다:

Enhanced Mission Safety: Rapid, 안정적인 수리는 catastrophic TPS 실패의 확률을 감소시킵니다.
Lower Cost: Fewer EVAs는 감소된 훈련, 소모품, 위험 완화 오버헤드를 의미한다.
Extended Service Life: ‐situ Repair Functions를 사용한 우주선은 중점으로, 필요한 경우 여러 재입력이 가능합니다.
새로운 목적지에 대한 통계: Lunar Gateway, Mars 궤도, 행성 착륙자들은 모든 독립 TPS 유지 보수 혜택을 누릴 수 있습니다.
Faster Turnaround: 미션과 궤도자가 ‐repair가 더 적은 가동시간을 요구할 수 있는 하 비트와 궤도는, 전반적인 시스템 유틸리티를 증가시킵니다.