После возвращения капсулы Orion из беспилотной миссии Artemis I выяснилось, что с её теплозащитного экрана оторвало крупные куски материала. Для будущих пилотируемых полётов это серьёзный риск, и история стала одной из самых обсуждаемых технических проблем лунной программы. Теперь её попробовал воспроизвести в домашней мастерской автор YouTube-канала polymatt, который обычно восстанавливает старые корпуса ноутбуков и занимается похожими проектами.
Что случилось с экраном Orion
Капсула Orion защищена абляционным экраном: при сильном нагреве его материал постепенно обугливается и уносится, забирая с собой тепло и не пуская его к корпусу. По замыслу инженеров этот процесс должен идти равномерно, но после полёта Artemis I материал местами не выгорел, а откололся целыми фрагментами.
NASA провело расследование и пришло к выводу, что во время входа в атмосферу внутри материала Avcoat образовывались газы, которые не успевали выходить наружу. Давление росло, и материал трескался. Для следующей миссии агентство решило не менять сам экран, а скорректировать траекторию входа капсулы в атмосферу.
Как проходил эксперимент
Для теста изготовили несколько образцов с той же сегментированной структурой, что и у полноразмерного экрана Orion. Наполнитель сделали по материалам, которые NASA публиковало о своей теплозащите, — главной сложностью оказалось лишь тщательное перемешивание компонентов.
Образцы отверждали со встроенными термопарами. Такие датчики показывают, как быстро тепло уходит вглубь материала и где он прогревается сильнее всего. Затем образцы обрабатывали пламенем пропановой горелки, имитируя разные режимы входа в атмосферу.
Результаты совпали с выводами NASA
Итог получился предсказуемым, но от этого не менее наглядным: образцы разрушались по тому же механизму, который описало агентство. Длительный пиролиз приводил к накоплению газов внутри материала, и давление в конце концов раскалывало его.
У эксперимента есть и недостатки: медная конструкция установки добавляла образцам остаточное тепло, что искажало часть результатов. Тем не менее для домашних условий такая схема выглядит вполне рабочим способом испытывать абляционную теплозащиту и хорошо показывает, почему проблема Orion оказалась такой непростой.
