Тепловой щит Mars 2020 прошел критический рубеж

Спроектированный и изготовленный компанией Lockheed Martin, 4,5-метровый абляционный щит является одним из самых больших из когда-либо построенных.

Когда 18 февраля 2021 года космический корабль Mars 2020 достигнет Красной планеты, он столкнется с наиболее опасной фазой миссии - столкновением с атмосферой на межпланетных скоростях. Герметичный внутри своей защитной аэродинамической оболочки, зонд будет двигаться со скоростью 12 000 миль в час (19 300 км/ч), погружаясь в тонкую марсианскую атмосферу, накапливая воздух перед собой в ударной волне, которая замедлит его до сверхзвуковых скоростей.

При этом воздух будет нагреваться до тех пор, пока не превратится в раскаленную плазму, настолько горячую, что будет прожигать космический корабль, как папиросную бумагу, если бы не большой теплозащитный экран в форме блюдца, который будет закрывать поверхность аппарата.

Согласно Lockheed Martin, размер щита делает посадку Mars 2020 одной из самых сложных из когда-либо предпринятых миссией на Марс. Даже имея многолетний опыт, компания должна провести тщательные испытания, чтобы убедиться, что экран выдержит не только тепло, но и термомеханические нагрузки, возникающие при столкновении с воздухом.

Последние статические испытания щита были завершены 25 апреля. В них использовались вакуумные насосы для моделирования нагрузок в 140 000 фунтов (63 500 кг) на конструкцию щита, что эквивалентно 120% ожидаемой полетной нагрузки. Одна часть теста состояла в том, что вместо традиционных тензодатчиков и экстензометров влияние напряжения измерялось с использованием новой формы фотограмметрии - цифровой корреляцией изображений.

Цифровая корреляция изображений заключалась в том, что структура щита была запечатана в специальную виниловую пленку, составленную из темных случайных крапин на белом фоне. Во время контроля цифровыми камерами, напряжение, приложенное к структуре, вызывали смещение крапинок, создавая трехмерную карту того, как нагрузка вызывала смещения и поверхностные деформации. Это позволяет инженерам оценивать факторы нагрузки по всей структуре, а не в нескольких ключевых местах.