Проблемы Artemis решены. Рентген и ИИ впервые показали, как разрушаются теплозащитные экраны космических кораблей
Ученые и специалисты NASA впервые смогли увидеть на микроскопическом уровне, как именно разрушаются теплозащитные экраны космических кораблей при входе в атмосферу на гиперзвуковой скорости.
Ученые применили рентгеновскую микротомографию на синхротроне Advanced Light Source и объединили ее с искусственным интеллектом для получения трехмерного видео в реальном времени.
Об этом пишет phys.org .
При возвращении на Землю обшивка капсулы нагревается выше 1600 градусов Цельсия. Чтобы экипаж не погиб, защитный щит постепенно испаряется в процессе абляции, поглощая тепло своими слоями.
Ранее инженеры осматривали образцы только до и после нагрева, что приводило к опасным просчетам. В частности, во время первой миссии лунной программы Artemis теплозащитный экран корабля Orion сработал совсем не так, как показывали компьютерные симуляции.
Вишну Оруганти, бывший исследователь Иллинойсского университета и сотрудник Космического центра имени Джонсона, объяснил значимость этой разработки. Ученый отметил, что «прямое наблюдение за деградацией материала стало настоящим прорывом, ведь теперь мы своими глазами видим внутренние структурные изменения, определяющие процесс абляции непосредственно в момент нагрева».
Образцы сверхлегких защитных покрытий нагрели до 900 градусов в специальной камере с искусственно созданной атмосферой. Чтобы зафиксировать стремительные микроскопические изменения, физики использовали генеративные нейросети. Алгоритм объединил быстрые обзорные кадры с четкими снимками высокого разрешения, создав непрерывный фильм о разрушении материала.
Съемка выявила принципиальное различие между двумя популярными материалами NASA. Покрытие SLA-561V содержит натуральную пробку, подобную той, что используется в винных пробках. Под воздействием жара пробка выгорает, оставляя внутри замкнутые пустые полости.
В то же время материал SLA-220 не содержит органики, а его силиконовая основа под воздействием огня растрескивается, образуя густую сеть сообщающихся каналов, через которые горячие газы выходят совершенно иным образом.
Исследовательница синхротронного центра Лиз Кларк добавила, что эти данные позволят создать гораздо более точные компьютерные модели для будущих пилотируемых высадок на Луну и Марс. Теперь конструкторы смогут точно рассчитывать безопасную толщину обшивки без излишнего риска для экипажей.