[미국] 항공우주용에 활용되는 열차폐
오리온 우주선은 발사할 준비가 거의 다 되었다. 우주선의 열차폐 부품은 Super Guppy 항공기에 의해 플로리다에 있는 케네디 우주센터에 도착하였다.
현재까지 제조된 중 가장 큰 규모인 열차폐 부품은 2014년 9월에 오리온이 처음 비행할 때를 대비해서 3월에 오리온 승무원 모듈에 탑재될 것으로 예정되어 있다.
“오리온 우주선이 준비되면서 열차폐 부품이 완성되고 케네디에 이송된 것은 내년에 탐험비행을 위한 주요한 진전이다.
우주로 처음으로 발사된 오리온 우주선은 우리가 디자인을 향상시킬 수 있게 해주고 앞으로 소행성 및 화성으로 사람들을 보내기 위해 오리온을 개발하는데 중요한 데이터를 제공해줄 것”이라고 워싱턴에 있는 나사 탐험 시스템 부행정관인 Dan Dumbacher는 말한다.
열차폐는 2012년 1월에 콜로라도 덴버 근처에 있는 주요 계약자 록히드 마틴의 Waterton 시설에서 시작되었다.
이 시설은 티탄 골격체와 탄소섬유 외피를 가진 열차폐 부품을 제조하는 장소로서, 열차폐의 형상을 정하고 착륙 동안에 구조적인 지지체를 제공해준다. 이 열차폐 부품들은 3월에 선박에 탑재되어 보스턴 근처의 Textron 방위 시스템으로 이송된다.
Textron은 유리섬유-페놀 허니컴 구조를 외피로 설치하고 허니컴의 320,000 셀 각각은 융제(ablative) 재료 Avcoat로 채웠다.
그러고 나서 X-선을 조사하고 각 셀을 오리온의 디자인 내역에 맞게 연마하였다. Avcoat 처리된 껍질은 오리온이 지구로 돌아올 때 겪게 될 아주 뜨거운 열을 차폐하게 될 것이다. 융제 재료들은 오리온이 대기권으로 다시 들어오는 동안에 열에 의해 없어지고 오리온의 내부로 열이 전달되지 않게 해줄 것이다.
열차폐 부품을 제조하기 전 및 제조하는 동안에 열차폐 부품은 캘리포니아에 있는 나사의 Ames 연구센터 및 휴스턴에 있는 나사의 존 스페이스 센터에서 아크-젯( arc-jet) 시험을 받게 된다.
아크 제트는 매우 높은 온도, 초음파 및 극초음파 속도까지 가열하고 가스를 확장시킨다. 따라서 우주선이 돌아오면서 경험하게 될 열 조건들을 시뮬레이션하게 된다.
케네디에 전달된 열차폐 부품은 탐험비행 테스트-1 동안에 사용될 것이며 무인 오리온 캡슐은 3,600 마일의 고도까지 오르게 된다.
회귀하는 캡슐은 지난 40년 동안의 어떠한 우주선 보다 더 빠른 20,000mph 이상으로 대기권을 통과하면서 거의 화씨 4,000도에 이르는 온도를 경험하게 된다. 비행하는 동안에 얻어진 데이터는 열차폐 부품과 다른 오리온 시스템의 디자인을 향상시키고 기존 컴퓨터 모델들을 인준하고 우주 시스템 및 개발에 혁신적인 새로운 접근을 하기 위한 결정에 영향을 주게 된다.
또한, 전체적인 임무에서 소행성과 화성을 탐험할 수 있게 해주는 미래 오리온 임무 수행에서의 위험과 경비를 줄여준다.
[원문보기]
Heat shield for NASA's Orion Spacecraft arrives at Kennedy Space Center
Orion spacecraft is just about ready to turn up the heat. The spacecraft's heat shield arrived at the agency's Kennedy Space Center in Florida aboard the agency's Super Guppy aircraft.
The heat shield, the largest of its kind ever built, is scheduled for installation on the Orion crew module in March, in preparation for Orion's first flight test in September 2014.
"The heat shield completion and delivery to Kennedy, where Orion is being prepared, is a major step toward Exploration Flight Test-1 next year," said Dan Dumbacher, NASA's deputy associate administrator for exploration systems development in Washington.
"Sending Orion into space for the first time is going to give us crucial data to improve our design decisions and develop Orion to send humans on future missions to an asteroid and Mars."
The heat shield began its journey in January 2012 in Colorado, at Orion prime contractor Lockheed Martin's Waterton Facility near Denver.
That was the manufacturing site for a titanium skeleton and carbon fiber skin that give the heat shield its shape and provide structural support during landing.
They were shipped in March to Textron Defense Systems near Boston, where they were used in construction of the heat shield itself.
Textron installed a fiberglass-phenolic honeycomb structure on the skin, filled each of the honeycomb's 320,000 cells with the ablative material Avcoat, then X-rayed and sanded each cell to match Orion's design specifications.
The Avcoat-treated shell will shield Orion from the extreme heat it will experience as it returns to Earth. The ablative material will wear away as it heats up during Orion's re-entry into the atmosphere, preventing heat from being transferred to the rest of the capsule.
Before and during its manufacture, the heat shield material was subjected to arc-jet testing NASA's Ames Research Center in California and NASA's Johnson Space Center in Houston. Arc jets heat and expand gasses to very high temperatures and supersonic and hypersonic speeds, thus simulating the heating conditions that a returning spacecraft will experience.
The heat shield delivered to Kennedy will be used during Exploration Flight Test-1, a two-orbit flight that will take an uncrewed Orion capsule to an altitude of 3,600 miles.
The returning capsule is expected to encounter temperatures of almost 4,000 degrees Fahrenheit as it travels through Earth's atmosphere at up to 20,000 mph, faster than any spacecraft in the last 40 years.
Data gathered during the flight will influence decisions about design improvements on the heat shield and other Orion systems, authenticate existing computer models, and innovative new approaches to space systems and development.
It also will reduce overall mission risks and costs for future Orion missions, which include exploring an asteroid and Mars.
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