火星2020年着陆器隔热护罩取得重要里程碑
當 2020 年火星探測器在 2021 年 2 月 18 日抵達紅色行星時,它將面臨任務中最危險的階段--以星際速度撞擊大氣層。被密封在保護性外殼內的探測器將以每小時 1.2 萬英里(合每小時 1.93 萬公里)的速度進入稀薄的火星大氣層,在其前方形成的沖擊波則能使其減速至超音速。
這是洛克希德公司為 NASA 任務制造的第 10 個這樣的氣殼護罩,它的酚醛塑料結構通過在護罩一層一層燃燒時帶走熱量來保護飛行器。
據洛克希德公司稱,護罩的大小使 2020 年火星著陸成為有史以來火星任務中最具挑戰性的一次。即使有幾十年的經驗,該公司也必須進行非常細致的測試,確保保護罩不僅能承受高溫,還能承受由于空氣太硬而產生的熱機械應力。
防護罩的后期和最終靜態測試已于 4 月 25 日完成。工作人員使用真空泵來模擬 14 萬磅(63500 公斤)的應力對護罩的影響,這相當于預期飛行載荷的 120%。測試中一個值得注意的部分是,與傳統的應變計和伸長計不同,這種應力的影響則是用一種稱為數字圖像相關技術的攝影測量新形式來測量的。
數字圖像相關技術涉及到屏蔽結構被密封在一個特殊的、貼花似的乙烯基包裝中,由白色背景上的黑色隨機斑點組成。在數碼相機的監控下,施加在結構上的應力會引發斑點移動,從而生成一個 3D 地圖來顯示荷載如何產生位移和表面應變。這使得工程師能夠評估整個結構的應力因素,而不是局限于幾個關鍵位置。
洛克希德公司表示,隨著負載測試的完成,該公司將把酚醛浸漬碳燒蝕器(PICA)熱保護系統瓷磚應用到結構上,然后是護罩跟其余的航空外殼。
總結
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