La NASA enquête toujours sur les problèmes de bouclier thermique d’Orion lors de la mission lunaire Artemis 1

Plus tôt cette année, la NASA a annoncé qu’elle avait retardé jusqu’en septembre 2025 le passage de l’équipage Artemis 2 sur la lune, un entraînement en vue de préparer la mission Artemis 3 de 2026, qui fera atterrir des astronautes près du pôle sud lunaire.

L’une des raisons invoquées pour expliquer ce retard de 10 mois était l’accès au fond des données sur le bouclier thermique de rentrée de Artémis 1qui a envoyé une capsule Orion sans équipage en orbite lunaire et retour.

Les ingénieurs ont analysé les données de cette croisière de sauvetage, qui a commencé par un lancement par la NASA. Système de lancement spatial mégafusée le 16 novembre 2022.

La mission Artemis 1, d’une durée de 25 jours, s’est terminée le 11 décembre 2022, avec le Orion capsules s’écrasant sous des parachutes dans l’océan Pacifique au large de la Basse-Californie.

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Rentrée fulgurante

Le bouclier thermique d’Orion a atteint la vitesse de rentrée de 40 000 km/h ce jour-là, protégeant efficacement la capsule. Mais peu de temps après, la NASA et ses sous-traitants ont commencé à se débattre avec la découverte que le bouclier thermique ablatif d’Orion s’est usé différemment de ce qui était prévu.

Certaines zones de matériaux carbonisés attendus ont été détruites d’une manière non prévue par la modélisation informatique et les essais au sol. En outre, il y a eu un peu plus de rejets de matières carbonisées lors de la rentrée que prévu.

Le bouclier thermique d’Orion contient le même matériau ablatif, appelé Avcoat, utilisé lors de la Programme Apollon à la fin des années 1960 et au début des années 1970. Cependant, le processus de construction du bouclier thermique a été modifié par rapport à la méthode de l’ère Apollo.

Apollon vintage

Alors qu’Avcoat est un Apollo vintage, le processus de production du système de protection thermique d’Orion du 21e siècle a été modifié.

Selon Lockheed Martin, la société leader Le bouclier thermique d’Orion processus de développement, “au lieu de demander aux travailleurs de remplir 300 000 cellules en nid d’abeilles une par une avec un matériau ablatif, puis de durcir le matériau à chaud et de l’usiner pour lui donner la forme appropriée, l’équipe fabrique désormais des blocs Avcoat – un peu moins de 200 – qui sont pré-usinés. pour s’adapter à leurs positions et collés en place sur la peau en fibre de carbone du bouclier thermique”, a déclaré la société aérospatiale. le site Web explique.

Ce processus permet d’appliquer Avcoat en seulement un quart du temps précédent et permet également d’économiser de l’argent, selon l’entreprise.

Causes profondes

L’inspection après vol du bouclier thermique Artemis 1 Orion a montré une perte inattendue de morceaux de couche de charbon du vaisseau spatial. La NASA s’est littéralement concentrée sur la compréhension de la cause profonde du phénomène de perte de charbon, ainsi que de la fissuration de l’Avcoat.

“Nous avons conçu et exécuté une approche de test au sol en utilisant des installations de test d’agence et externes”, a déclaré le bureau du programme Orion de la NASA à Space.com.

La première série de tests a débuté à l’été 2023 et s’est terminée par une dernière série de tests en décembre 2023. “Nous prévoyons d’établir la cause profonde ce printemps”, a déclaré le bureau de la NASA.

Tests de simulation

Ces tests de bouclier thermique Orion impliquaient le laboratoire d’évaluation des matériaux durcis au laser, une installation unique exploitée par UES, une société BlueHalo à Dayton, Ohio, et gérée par le laboratoire de recherche de l’Air Force. Ce laboratoire réalise des tests de simulation thermique, équipé de lasers de forte puissance.

Des tests ont également été effectués au complexe Arc Jet du site de la NASA. Centre de recherche Ames dans la Silicon Valley en Californie. Les tests de jet d’arc sont effectués sur un matériau de protection thermique avec du plasma imitant la chaleur intense générée lors de la rentrée atmosphérique plongeante de la capsule Orion.

Pour sa part, Lockheed Martin s’est associé à la NASA pour organiser une équipe d’ingénieurs chargée d’enquêter et de comprendre la cause de la perte de charbon et ce qui devrait être fait pour éviter des événements similaires lors de futurs vols, a déclaré Blaine Brown, Orion Spacecraft Mechanical Systems. Directeur dans l’entreprise.

“Au cours de l’année écoulée, l’équipe de Lockheed Martin, aux côtés de la NASA, a été très occupée à produire des articles de test et à soutenir des tests environnementaux de rentrée dans diverses chambres d’essai de la NASA et de l’industrie”, a déclaré Brown à Space.com.

Ces tests ont produit une mine d’informations pour l’équipe d’enquête, a déclaré Brown. “Lockheed Martin a également fourni une expertise analytique pour démontrer des marges thermiques acceptables afin de soutenir la justification du vol du Artémis 2 mission.”

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Hoquet du bouclier thermique

L’année dernière, le bureau du programme Orion au siège de la NASA Centre spatial Johnson à Houston a répondu à une demande de commentaires de Space.com sur le hoquet du bouclier thermique.

“Nous nous attendons à ce que le matériau s’ablle à une température de 5 000 degrés Fahrenheit [2,760 degrees Celsius] le vaisseau spatial rencontre lors d’une rentrée à travers l’atmosphère terrestreet de constater la carbonisation du matériau par une réaction chimique, mais nous ne nous attendions pas à ce que de petits morceaux se détachent plutôt qu’à être ablatés”, a déclaré le bureau de la NASA.

Il restait une bonne marge d’Avcoat vierge et les données de température à l’intérieur de la cabine sont restées aux niveaux attendus, donc si l’équipage était à bord, il n’aurait pas été en danger, explique le communiqué du bureau du programme.

La NASA a déclaré qu’une enquête dédiée comprend des tests planifiés, une analyse détaillée, un échantillonnage approfondi du bouclier thermique et un examen des données des capteurs pour évaluer ce que la capsule Orion a vécu à sa rentrée.

Avcoat change?

Est-il possible que des changements dans l’Avcoat soient nécessaires ?

“Il est encore trop tôt dans nos tests et analyses pour parvenir à des recommandations ou des solutions potentielles permettant de remédier à la libération supplémentaire de charbon”, a répondu le bureau de la NASA dans son communiqué de 2023.

Il est possible que le phénomène du bouclier thermique Artemis 1 soit simplement intrinsèque à ce bouclier thermique, avait alors déclaré le bureau.

De plus, c’est peut-être ce à quoi la NASA s’attendrait lors du retour de la capsule de la lune“Mais nous laisserons les données nous informer”, a déclaré le bureau du projet Orion, ajoutant que “nos équipes veulent avoir la certitude que nous disposons du meilleur bouclier thermique possible pour faire voler des humains à l’avenir”.