Một phương pháp tiếp cận sáng tạo cho tàu vũ trụ có thể tái sử dụng hoàn toàn là làm cho chúng "đổ mồ hôi" để sống sót qua cái nóng thiêu đốt trong quá trình tái nhập khí quyển Trái Đất, cho phép chúng hạ cánh sẵn sàng cho một chuyến bay khác.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Texas A&M đã hợp tác với Canopy Aerospace để phát triển và thử nghiệm một vật liệu in 3D có thể giải phóng hoặc "đổ mồ hôi" một loại khí làm mát để bảo vệ tàu vũ trụ khỏi sức nóng dữ dội gặp phải khi bay trở lại Trái Đất ở tốc độ cao.
Thiết kế sáng tạo này sử dụng một phương pháp gọi là làm mát thoát hơi nước, theo đó một lớp khí được giải phóng dọc theo bề mặt của phương tiện không chỉ làm mát tàu vũ trụ mà còn đóng vai trò như một rào cản ngăn tiếp xúc trực tiếp với nhiệt sinh ra do ma sát và nén của các loại khí trong khí quyển trong quá trình tái nhập.
Theo một tuyên bố từ Đại học Texas A&M, việc sử dụng khí làm chất cách nhiệt cho tàu vũ trụ có thể thay thế tấm chắn nhiệt truyền thống, dùng một lần, dễ bị cháy hoặc gạch men chịu nhiệt cần thay thế giữa các chuyến bay, giúp tàu vũ trụ có thể tái sử dụng hoàn toàn và nhanh hơn.
"Khí có độ dẫn nhiệt rất thấp", Hassan Saad Ifti, phó giáo sư kỹ thuật hàng không vũ trụ, cho biết trong tuyên bố. "Đây là lý do tại sao áo khoác phao lại hiệu quả đến vậy. Nó giữ không khí trong những túi này, vì vậy lớp cách nhiệt từ không khí giúp bạn ấm áp, chứ không phải phần rắn chắc của áo khoác."
Vật liệu mới — silicon carbide in 3D do Canopy Aerospace phát triển — được thiết kế đủ bền để chịu được áp suất khí quyển khắc nghiệt, nhưng vẫn đủ xốp để chất làm mát có thể thấm qua. Các nguyên mẫu đang được thử nghiệm tại trường đại học để đánh giá khả năng "đổ mồ hôi" của vật liệu và mức độ cách nhiệt của khí được giải phóng đối với tàu vũ trụ.
Các câu chuyện liên quan:
— Tàu vũ trụ Orion có tấm chắn nhiệt cho sứ mệnh Artemis 2 trên mặt trăng (ảnh)
— Đĩa bay bơm hơi của NASA vượt qua bài kiểm tra tấm chắn nhiệt trên sao Hỏa
— Đĩa bay bơm hơi của NASA vượt qua bài kiểm tra tái nhập nhiệt trên sao Hỏa
"Chúng ta sẽ thấy bề mặt vật liệu mát hơn ở tốc độ siêu thanh khi luồng chất làm mát được đưa vào so với đường cơ sở khi không có chất làm mát", William Matthews, một nghiên cứu sinh tiến sĩ năm thứ tư đang dẫn đầu cuộc thử nghiệm, cho biết trong tuyên bố. "Tùy thuộc vào mức độ khí thấm vào vật liệu, có rất nhiều kết quả tiềm năng cho công nghệ này và các thử nghiệm này sẽ giúp chúng ta quyết định hướng đi mà chúng ta muốn."
Nghiên cứu này là một phần của khoản tài trợ Chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp nhỏ của Không quân trị giá 1,7 triệu đô la.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Texas A&M đã hợp tác với Canopy Aerospace để phát triển và thử nghiệm một vật liệu in 3D có thể giải phóng hoặc "đổ mồ hôi" một loại khí làm mát để bảo vệ tàu vũ trụ khỏi sức nóng dữ dội gặp phải khi bay trở lại Trái Đất ở tốc độ cao.
Thiết kế sáng tạo này sử dụng một phương pháp gọi là làm mát thoát hơi nước, theo đó một lớp khí được giải phóng dọc theo bề mặt của phương tiện không chỉ làm mát tàu vũ trụ mà còn đóng vai trò như một rào cản ngăn tiếp xúc trực tiếp với nhiệt sinh ra do ma sát và nén của các loại khí trong khí quyển trong quá trình tái nhập.
Theo một tuyên bố từ Đại học Texas A&M, việc sử dụng khí làm chất cách nhiệt cho tàu vũ trụ có thể thay thế tấm chắn nhiệt truyền thống, dùng một lần, dễ bị cháy hoặc gạch men chịu nhiệt cần thay thế giữa các chuyến bay, giúp tàu vũ trụ có thể tái sử dụng hoàn toàn và nhanh hơn.
"Khí có độ dẫn nhiệt rất thấp", Hassan Saad Ifti, phó giáo sư kỹ thuật hàng không vũ trụ, cho biết trong tuyên bố. "Đây là lý do tại sao áo khoác phao lại hiệu quả đến vậy. Nó giữ không khí trong những túi này, vì vậy lớp cách nhiệt từ không khí giúp bạn ấm áp, chứ không phải phần rắn chắc của áo khoác."
Vật liệu mới — silicon carbide in 3D do Canopy Aerospace phát triển — được thiết kế đủ bền để chịu được áp suất khí quyển khắc nghiệt, nhưng vẫn đủ xốp để chất làm mát có thể thấm qua. Các nguyên mẫu đang được thử nghiệm tại trường đại học để đánh giá khả năng "đổ mồ hôi" của vật liệu và mức độ cách nhiệt của khí được giải phóng đối với tàu vũ trụ.
Các câu chuyện liên quan:
— Tàu vũ trụ Orion có tấm chắn nhiệt cho sứ mệnh Artemis 2 trên mặt trăng (ảnh)
— Đĩa bay bơm hơi của NASA vượt qua bài kiểm tra tấm chắn nhiệt trên sao Hỏa
— Đĩa bay bơm hơi của NASA vượt qua bài kiểm tra tái nhập nhiệt trên sao Hỏa
"Chúng ta sẽ thấy bề mặt vật liệu mát hơn ở tốc độ siêu thanh khi luồng chất làm mát được đưa vào so với đường cơ sở khi không có chất làm mát", William Matthews, một nghiên cứu sinh tiến sĩ năm thứ tư đang dẫn đầu cuộc thử nghiệm, cho biết trong tuyên bố. "Tùy thuộc vào mức độ khí thấm vào vật liệu, có rất nhiều kết quả tiềm năng cho công nghệ này và các thử nghiệm này sẽ giúp chúng ta quyết định hướng đi mà chúng ta muốn."
Nghiên cứu này là một phần của khoản tài trợ Chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp nhỏ của Không quân trị giá 1,7 triệu đô la.
