Vai trò quan trọng của việc dùng khiên nhiệt trong việc bay không gian

Trong khi trở về Trái Đất hoặc vào khí quyển của một hành tinh khác, người ta phải đối mặt với áp suất cực độ, ma sát với khí quyển tạo ra nhiệt độ cực lớn (100 ° C). Những tấm khiên nhiệt này không bị hư hỏng.

Phương pháp sửa chữa truyền thống: Spacewalks và vá bằng tay

Lịch sử, phương pháp chính để sửa chữa chống nóng có các hoạt động ngoại khóa (AV) — không gian. Vũ trụ (Evater Boom System) (các phi hành gia sẽ dùng công cụ tay để cắt bỏ các phần bị hư hại, áp dụng các miếng vá, hoặc cài đặt các miếng vá trước khi trộn với nhau để thay thế. Chẳng hạn, trong các nhiệm vụ không gian Shuttle, phi hành gia điều khiển kỹ thuật kiểm tra kỹ lưỡng bằng hệ thống cảm biến động Orbiter Boom và nếu cần thiết, cần thiết thì các kỹ thuật sửa chữa đá lát được phát triển sau thảm họa Columbia. Những phương pháp này bao gồm việc áp dụng hệ thống chống nhiệt hoặc cài đặt “n vào một chỗ trống của đá hoa tiêu, bằng đá hoa tiêu, bằng đường kính, bằng các tài nguyên được chứng minh, như tài nguyên của phi hành gia: mỗi không gian có nhiều không gian và các chất lượng lớn, và các chất phóng xạ có thể hấp dẫn đến các thành viên của phi hành gia.

Những giới hạn của việc đi bộ trong không gian

  • Nguy cơ: ) Các chuyến đi không gian là một trong những hoạt động nguy hiểm nhất trong không gian con người, với khả năng chọc dò, rối loạn, hoặc mệt mỏi.
  • Công cụ Constraints: Các nhà thiên văn học chỉ có thể mang theo một bộ công cụ và vật liệu sửa chữa giới hạn; việc sửa chữa phức tạp có thể đòi hỏi thiết bị đặc biệt không sẵn có trên trạm.
  • Áp lực thời gian: ). Thời gian EVA thường chỉ giới hạn trong 6 giờ, không đủ để sửa chữa thiệt hại nghiêm trọng trên tàu vũ trụ như một máy bay hạ cánh mặt trăng.
  • Khả năng thành công:) Một số vùng chống nhiệt, như mặt dưới của xe, có thể khó đạt được nếu không có những phương tiện di chuyển dành cho việc sử dụng.

Những cách tiếp cận mang tính cách tân tiến: Kết hợp tự động hóa và vật liệu cấp cao

Để vượt qua những giới hạn này, các cơ quan như NASA, ESA, và các công ty tư nhân như SpaceX đang đầu tư vào các công nghệ sửa chữa thế hệ tiếp theo 2 hướng dẫn hàng đầu là hệ thống sửa chữa robot và tự cải thiện các vật liệu tự cải thiện chúng cùng nhau hứa hẹn một sự thay đổi mô hình trong cách chúng ta duy trì sự bảo vệ nhiệt trong quỹ đạo và xa hơn thế nữa

Hệ thống sửa robot

Chương trình robot được trang bị tầm nhìn bằng máy, phản hồi lực, và bộ điều khiển khéo léo có thể thực hiện việc kiểm tra và sửa chữa mà không cần có sự hiện diện của con người. Chương trình này cũng như hệ thống không gian không gian của Cơ quan không gian châu Âu là những ví dụ. Hệ thống sửa chữa bằng máy điện tử trước tiên sẽ xem xét lá chắn nhiệt bằng máy quay, LIDAR, hoặc bộ cảm biến nhiệt để phát hiện những vết nứt, ô nhiễm hoặc bị mất đá lát.

Lợi thế chính của việc sửa robot

  • Nguy cơ phi hành đoàn tái cấp:) Không tiếp xúc với phóng xạ hay chân không phi hành gia.
  • Thao tác 24/7: Robot có thể làm việc quanh đồng hồ, sửa chữa trong một khoảng thời gian cần thiết cho một EVA.
  • Chương trình: Các robot đặt các miếng vá với độ chính xác dưới hình chữ nhật, quan trọng để duy trì hiệu suất khí động học và nhiệt.
  • Nâng cấp đồ thị: công cụ sửa chữa có thể được trao đổi để tìm các loại vật liệu hoặc tổn thương khác nhau.

Những cuộc biểu tình gần đây bao gồm dự án ESA được dùng cánh tay rô - bốt để áp dụng một công thức sửa chữa đồ gốm trong điều kiện không gian đã được mô phỏng. Robot đã phục hồi thành công sự bảo vệ nhiệt của một bài kiểm tra sau khi bị hư hại nhân tạo.

Tự chữa lành vật chất

Khi các vật liệu này tự chữa lành các vết nứt nhỏ và lỗ thủng, các chất này kết hợp các ống dẫn nhỏ hoặc mạng lưới chữa lành chứa đầy chất chữa lành (v.g.g., nhựa hoặc đồ gốm) thì tự chữa lành. Khi một chất nứt ra các mảnh vỡ, chất làm tan chảy các viên thuốc chữa lành sẽ chảy vào lỗ hổng, và chất xúc tác hóa học sẽ được sửa chữa. Đối với ứng dụng chống nhiệt, chất làm lành phải chịu nhiệt độ cao và chân không bị suy giảm. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu của trường đại học Manchester và NASA đã phát triển [FL: 0] ma trận chữa dịch hạch [FL] có thể tái tạo một chút sức mạnh cơ khí: chất chống cháy sau khi kiểm tra vi mô phỏng, có thể tái tạo một chút sức mạnh, sau khi đã gây ra một vết nứt hoàn toàn bộ 24 giờ, sau khi một vi mô hình ảnh hưởng đến một vi mô.

Tự chữa lành bằng cách nào trong không gian

Tổng hợp gồm một ma trận carbicon carbicon (C/SiC) chứa các tiểu cầu có chứa chất lỏng có chứa chất lỏng li-pô - li - tin. Khi va chạm, các khối cầu bị vỡ, và các rễ cây có thể bị nứt ra vết nứt. Nhiệt độ bề mặt cao (400°C) kích hoạt một phản ứng hóa học chuyển đổi chất này thành chất gốm đặc, tích hợp với khoảng trống. Quá trình này có thể lặp lại nhiều lần nếu vật liệu bị hư hỏng ở các địa điểm riêng biệt. Sự kết hợp chính là chỉ phục hồi cho các khiếm khuyết nhỏ, không nghiêm trọng (thường xuyên). Các lớp lớn cần thiết phải sửa chữa bên ngoài lớp.

Công việc thêm thắt ở Situ

Một cách tiếp cận đầy hứa hẹn khác là sử dụng kỹ thuật thêm [FLT: 1) đã chứng minh việc in các phần bổ sung và tổng hợp trên Trạm không gian quốc tế. Mở rộng thành đồ gốm kiểu đệm cao là khó khăn, nhưng máy in rô bốt có thể dẫn đồ gốm đến vùng bị hư hỏng và chữa lành bằng tia hồng ngoại hoặc năng lượng mặt trời. Cách tiếp cận này cho phép sửa chữa hình dạng tùy chỉnh hình dạng của các tính chất tương thích với tính chất gốc của vật liệu nhiệt, bảo tồn tính chất của hệ thống định dạng.

Hướng tương lai: Hệ thống sửa chữa tích hợp cho Nhiệm vụ Cải tiến Dài

Tầm nhìn cuối cùng là hệ thống tự sửa chữa hoàn toàn trên tàu vũ trụ, một hạm đội máy bay không người lái nhỏ sẽ tiếp tục quét lớp chắn nhiệt, một robot sửa chữa lớn hơn di chuyển đến nơi đó, triển khai một miếng vá tự chữa lành nếu thiệt hại nhỏ, hoặc in một mảnh đá lát nếu có khi có khi có khi bị lỗi lớn hơn, toàn bộ quá trình được giám sát bởi một người điều khiển sứ mệnh AI, với chỉ những quyết định cao về mặt đất hoặc phi hành đoàn.

Công nghệ bật khóa

  • Bộ cảm biến cao cấp:) Siêu hình ảnh và hình cắt lông để phát hiện các vết nứt dưới mặt dưới không thấy được ở mắt thường.
  • Các hợp chất cao cấp mà chữa bằng chân không và duy trì mối liên kết với 1500°C.
  • Pin điện dài hoặc nguồn cung cấp điện nối để robot sửa chữa có thể hoạt động hàng giờ mà không nạp điện lại.
  • Những bộ điều khiển đáng tin cậy tồn tại trong môi trường không gian mà không có sự cố.

Những thử thách còn lại

Dù có tiến bộ nhanh, nhưng nhiều trở ngại vẫn còn tồn tại. Hệ thống robot phải được xác nhận là phi thuyền con người có khả năng sử dụng, một quá trình tốn kém và tốn kém thời gian để chữa lành bệnh, phải chứng minh rằng chúng có thể sống sót qua nhiều năm đạp xe hơi nhiệt độ và phơi nhiễm phóng xạ mà không mất đi hiệu quả.

Lợi ích cho công việc không gian

Thành công trong việc thực hiện các phương pháp sửa chữa mới sẽ mang lại lợi thế hữu hình:

  • Sự an toàn của nhiệm vụ dự phòng: Sửa chữa nhanh chóng, đáng tin cậy giảm khả năng thất bại TPS thảm họa.
  • Chi phí Lwer:) Ít người EVA có nghĩa là giảm đào tạo, tham vấn, và rủi ro tăng trưởng chi phí.
  • Cuộc sống dịch vụ đã được thực hiện:) Một tàu vũ trụ với khả năng sửa chữa trong máy tính có thể được nâng cấp lại giữa khoảng thời gian phát ra, cho phép nhiều tái tạo nếu cần.
  • Khả năng đạt được những đích mới: Cổng ra Mặt Trăng, quỹ đạo sao Hỏa và những người đến thăm hành tinh đều hưởng lợi ích từ việc tự động bảo trì TPS.
  • Quay lại: Habitats và quỹ đạo mà có thể tự cải tiến đòi hỏi ít thời gian hơn giữa các nhiệm vụ, tăng tiện ích hệ thống.

Kết luận

Khi con người đẩy sâu vào hệ mặt trời, khả năng bảo vệ nhiệt trong không gian không chỉ là một điều kiện thuận lợi mà còn là một nhu cầu. sửa bằng thủ công truyền thống là quá mạo hiểm và tài nguyên được đào tạo để thực hiện các nhiệm vụ cải tiến lâu dài. hệ thống sửa chữa robot, tự cải thiện vật liệu, và trong thập kỷ tới sẽ thấy việc sửa chữa các thiết bị máy bay và đầu tư vào các công nghệ tương lai. tiếp tục đầu tư trong các công nghệ như NASA và ESA, cùng với các hệ thống cải tiến cá nhân, sẽ mở đường cho các tàu vũ trụ an toàn hơn. Trong thập kỷ tới, rất có thể sẽ thấy việc sửa chữa các thiết bị bay trên quỹ đạo và những thiết bị điều khiển máy bay đầu tiên của hệ thống bảo vệ sức nóng của máy bay, nơi mà chúng ta có thể cải thiện tương lai, khi hệ thống điều chỉnh hệ thống bảo vệ sức nóng sẽ trở thành một hệ thống bảo vệ sức nóng, và hệ thống định hướng đi của hệ thống định hướng đi của hệ thống định hướng đi.