AVCOAT se utilizó para el escudo térmico del módulo de comando Apollo de la NASA . [5] En su forma final, este material se llamó AVCOAT 5026–39.
Aunque AVCOAT no se utilizó para los orbitadores del transbordador espacial , la NASA está utilizando el material para su nave espacial Orion de próxima generación . [6] El Avcoat que se utilizará en Orion está reformulado para cumplir con la legislación ambiental aprobada desde el final de Apolo. [7] [8]
Densidad: 32 libras por pie cúbico (0,51 g/cm 3 ) [4]
Composición de la capa de carbón posterior a la ablación: 6,7 libras por pie cúbico (0,107 g/cm 3 ) de carbono y 8 libras por pie cúbico (0,13 g/cm 3 ) de sílice . [4]
Los técnicos federales de ASRC inspeccionan la unión del bloque AVCOAT en el escudo térmico Artemis II en el Centro Espacial Kennedy el 2 de julio de 2020.
En el pasado, el material de fibra de vidrio en forma de pasta de panal se inyectaba en cada celda individualmente. Por otro lado, el escudo térmico Orion está adherido a la base del escudo térmico.
Para proteger el módulo de tripulación durante el reingreso a la Tierra , se seleccionó el sistema ablador de escudo térmico AVCOAT en forma de plato . La NASA anunció que este módulo encontrará temperaturas de hasta 5000 grados Fahrenheit (2760 °C). [9] Con licencia de Textron , [10] Lockheed Martin produce el material AVCOAT en las instalaciones de ensamblaje Michoud de Nueva Orleans . Este escudo térmico se instalará en la base del módulo de tripulación para proporcionar una erosión controlada que aleje el calor del módulo de tripulación hacia la atmósfera. Este proceso de erosión se llama "ablación", donde los materiales se eliminan por vaporización o erosión por contacto continuo con la velocidad supersónica del flujo de gas y la alta temperatura; así se realizó la construcción de la estructura alveolar.
Probando una muestra AVCOAT en una cámara ambiental en NASA Langley
John Kowal, gerente de sistemas de protección térmica de Orion en el Centro Espacial Johnson , comentó que el mayor desafío con AVCOAT ha sido revivir la tecnología de fabricación con un rendimiento similar al demostrado en las Misiones Apolo. [11]
La misión EFT-1 realizó dos órbitas de la Tierra brindando la oportunidad de probar los sistemas de Orion. Pasaron unas cuatro horas hasta el chapuzón en el océano. [12]
AVCOAT para las misiones Apolo
AVCOAT se utilizó por primera vez en las partes del orbitador de la nave espacial Apollo y en el pasado como una unidad adjunta al módulo de la tripulación. Es una estructura de panal. La NASA confirmó que está hecho de fibras de sílice con una resina epoxi novolaca rellena de fibra de vidrio fenólica fabricada directamente sobre el escudo térmico. [13] [14]
Análisis de la prueba de vuelo Apollo de la NASA, el material AVCOAT 5026-39/HC-G se probó en el cono de la nariz de un cohete sonoro Pacemaker . [15] Las mediciones de temperatura y ablación se realizaron en cuatro lugares de la tapa de la nariz. El informe señaló que el desgaste del escudo se debe al corte aerodinámico y a la velocidad de calentamiento. El informe también señaló que los científicos creían que la ablación se realizó de forma controlada.
Después de las misiones Apolo, se puso en marcha la producción con fines de estudio. El ingeniero jefe de Orion solicitó que se rediseñara el escudo térmico, [16] sin embargo, no se seleccionó el diseño final.
Investigación e instalación de escudo térmico AVCOAT para el módulo Orion Crew
El escudo térmico de material AVCOAT pasó por varias rondas de pruebas antes de ser elegido para la instalación. Durante la investigación de la respuesta termoquímica del Avcoat TPS (basada en los primeros principios para comparar con los datos del EFT-1), las cosas que se probaron en el escudo térmico incluyeron: modelado del transporte de gas, transferencia de calor y regresión del material del TPS. [17]
El escudo térmico AVCOAT de 16,5 pies de Orion fue asegurado al módulo de tripulación Orion utilizando 68 pernos por técnicos del Centro Espacial Kennedy (KSC) de la NASA en Florida. Este escudo térmico está cubierto con una armadura de titanio y un sustituto compuesto con una piel adicional hecha de capas de fibra de carbono. El escudo térmico de Orion fue diseñado y fabricado por Lockheed Martin. El escudo térmico es como las piezas de un rompecabezas en forma de panal: todas deben encajar perfectamente y los pernos deben estar alineados. [10]
Después de la instalación del escudo térmico, el acceso a los componentes del módulo de tripulación se volvió difícil o dejó de ser accesible.
^ Wilson, Jim. "NASA - Estudio de arquitectura de sistemas de exploración de la NASA - Informe final". www.nasa.gov .
^ "El refuerzo resistente al fuego hace que las estructuras de acero sean más resistentes". 12 de enero de 2007. Archivado desde el original el 12 de enero de 2007.
^ Historia de Textron Systems Archivado el 30 de noviembre de 2010 en Wayback Machine , Historia de 1984, " Textron adquiere Avco, incluido Lycoming, para convertirse en Avco Systems Textron ", 2010, consultado el 27 de noviembre de 2010.
^ abcde Análisis de prueba de vuelo del material del escudo térmico Apollo utilizando el sistema de vehículo marcapasos Nota técnica de la NASA D-4713, págs. 8, 1968-08, consultado el 26 de diciembre de 2010. "Avcoat 5026-39/HC-G es una resina epoxi novolaca con aditivos especiales en una matriz de panal de fibra de vidrio. En la fabricación, el panal vacío se une a la estructura primaria y la resina se inyecta en cada celda individualmente. ... El conjunto La densidad del material es 32 lb/ft 3 (512 kg/m 3 ). El carbón del material está compuesto principalmente de sílice y carbono. Es necesario conocer las cantidades de cada uno en el carbón porque en el análisis de ablación se elimina la sílice. se considera inerte, pero se considera que el carbono entra en reacciones exotérmicas con el oxígeno... A 2160 °R (1200°K), el 54 por ciento en peso del material virgen se ha volatilizado y el 46 por ciento ha quedado como carbón. ... En el material virgen, el 25 por ciento en peso es sílice, y dado que la sílice se considera inerte, la composición de la capa de carbón se convierte en 6,7 lb/pie 3 (107,4 kg/m 3 ) de carbono y 8 lb/pie 3 (128,1 kg/m 3 ) de sílice."
^ abcdef Informe de experiencia Apollo - Subsistema de protección térmica (enero de 1974)
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^ "Flightglobal.com: la decisión sobre el escudo térmico Orion de la NASA se espera para este mes (3 de octubre de 2009)".
^ "Company Watch - NASA. - Biblioteca en línea gratuita". www.thefreelibrary.com .
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^ Tumbas, Randolph A.; Witte, William G. (agosto de 1968). "Análisis de prueba de vuelo del material de protección térmica Apollo utilizando el sistema de vehículo marcapasos" (PDF) . Programa de Información Científica y Técnica (STI) de la NASA . D (4137): 11-12 . Consultado el 3 de abril de 2019 .
^ Hoffpauir, Daniel. "Un diseño estructural alternativo del portador del escudo térmico de Orión". Noticias de la NASA. NASA . Consultado el 29 de abril de 2019 .
^ Levin, Débora. "Investigación de la respuesta termoquímica de Avcoat TPS a partir de los primeros principios para compararla con los datos de EFT-1". Noticias de la NASA. Universidad de Illinois, Urbana-Champaign . Consultado el 3 de abril de 2019 .
enlaces externos
Informe de la experiencia Apollo: subsistema de protección térmica (enero de 1974)
Sellos Apollo: una base para los sellos de los vehículos de exploración de la tripulación (noviembre de 2006)
Notas sobre la entrada atmosférica de la Tierra para las misiones de retorno de muestras a Marte (septiembre de 2006)
