Не е тайна, че НАСА търси частни изпълнители на космическото пространство, за да помогне да се реализират някои от сегашните му планове. За тази цел НАСА и SpaceX участваха в безпрецедентен проект за обмен на данни, който ще бъде от полза и за двамата.
Проектът се осъществи на 21 септември, когато след множество опити НАСА и ВМС на САЩ използваха серия от ИК проследяващи камери, за да заснемат кадри от една от ракетите за многократна употреба Falcon 9 на SpaceX в полет. Камерите записаха ракетата, когато двигателят на втория етап се запали и първият етап, като се откачи и отпадна, отново нареди двигателите си, за да се спусне обратно на Земята за нулев g натиск върху морската повърхност.
Получените данни се споделят между двете страни и ще им бъдат от полза и двете.
Ползата за SpaceX идва под формата на подробна информация, която НАСА предоставя за температурите и аеродинамичното натоварване на ракетата Falcon 9, което ще им помогне в усилията им да разработят ракетна система за многократна употреба. За НАСА инженерите получават шанс да събират данни за свръхзвуково ретро задвижване, което един ден може да им помогне да свалят масивни многотонови полезни товари на повърхността на Марс.
„Тъй като технологиите, необходими за разтоварване на големи полезни товари на Марс, са значително по-различни от използваните тук на Земята, инвестициите в тези технологии са от решаващо значение“, казва Робърт Браун, главен изследовател на проекта на НАСА за пропулсивни технологии на спускане (PDT) и професор от Джорджийския институт на технологии в Атланта. Той също е бивш главен технолог на НАСА. „Това е първият набор от данни с висока точност на ракетна система, която стреля в посоката си на движение, докато пътува със свръхзвукови скорости при подходящи за Марс условия. Анализът на този уникален набор от данни ще позволи на системните инженери да извлекат важни уроци за приложението и вливането на свръхзвуково ретро задвижване в бъдещи мисии на НАСА. "
Свръхзвуковото ретро задвижване означава основно генериране на свръхзвукова тяга, за да се хвърли скоростта след навлизане в атмосферата. Наред с аеробракинга това е едно от предлаганите средства за кацане на тежко оборудване и местообитания на Марс.
Браун със сигурност не е непознат за концепцията. След завръщането си в Georgia Tech, Браун - специалист по влизане, слизане и кацане (EDL) - работи с инженери от университета и различни центрове на НАСА, за да разработи предложение за програма за тестване на тази концепция за полети.
По онова време Дирекция на мисията за космически технологии на НАСА (STMD) отхвърли плана за твърде скъп, но агенцията все още се нуждае от начин за кацане на полезни товари над 20 тона, ако някога иска да монтира човешка експедиция до Марс. И като се има предвид, че предложената мисия предстои да се осъществи в рамките на следващите 16 години, колкото повече информация получават сега, толкова по-добре.
В дълбочина: Подходът за кацане на Марс: Проблемите с кацането на големи полезни товари на повърхността на Марс
Оттук и решението да си партнираме с SpaceX. По принцип PDT проектът постигна споразумение за използване на въздушно-инфрачервени техники за изображения - разработени за изучаване на космическия совал в полет след аварията в Колумбия - за събиране на данни за свръхзвуковото ретро-задвижване, което SpaceX в момента използва за своето многократно изстрелване.
Този вид сътрудничество е без прецедент и както Браун каза за Space Magazine по имейл, е от полза за двамата участници изключително:
„Това е първият набор от данни с висока точност на ракетна система, която стреля в посоката си на движение, докато пътува със свръхзвукови скорости при подходящи за Марс условия. Синергията между интереса на НАСА към подобряване на способността за влизане, спускане и кацане на Марс и интереса на Space X и експерименталната експлоатация на система за космически транспорт за многократна употреба предоставиха уникална възможност за получаване на тези данни на ниска цена. Анализът на този уникален набор от данни ще позволи на системните инженери да извлекат важни поуки за вливането на свръхзвуково ретропропулсиране в бъдещи мисии на НАСА, които един ден могат да свалят големи полезни натоварвания до повърхността на Марс, като същевременно предоставят на SpaceX инженерна представа за напредък в развитието на космически транспорт за многократна употреба система."
След неуспешни опити за изобразяване на ракетата в две предишни мисии - 18 април и 14 юли - проектът успя с полета на CRS-4 на 21 септември. Изстреляна през нощта, НАСА разчиташе на два самолета - WB-57 и NP-3D Orion - оборудвани с инфрачервени сензори на средна вълна, за да документират повторно влизане в първия етап на ракетата.
Първият етап е частта от ракетата, която се запалва при изстрелване и изгаря през изкачването на ракетата, докато не изтича гориво, след което се изхвърля от втория етап и се връща на Земята. Именно по време на завръщането си или слизането си НАСА заснемаше качествени инфрачервени изображения и изображения с висока разделителна способност и наблюдаваше промените в димния шлейф, когато двигателите бяха включени и изключени.
Гледайте видеоклипа на кадъра:
За НАСА периодът на полета, най-подходящ за бъдещи операции над Марс, дойде, когато първият етап пътуваше на около Мах 2, около 30 000 - 45 000 метра (100 000-150 000 фута) над повърхността. Двата средно-вълнови инфрачервени сензора - монтирани в носови шушулки на WB-57 и вътрешно на NP-3D - бяха на около 60 морски мили от ракетата, когато тя възобнови двигателите си за свръхзвуково ретро задвижване.
Това създаде сурови изображения, в които сцената се появява с ширина 1 пиксел и дължина 10 пиксела, но последващото подобрение от специалисти в лабораторията за приложна физика на университета Джон Хопкинс подобри резолюцията драстично.
„Интересът на НАСА да изгради нашата способност за влизане, спускане и кацане на Марс и интересът на SpaceX и експерименталната експлоатация на система за космически транспорт за многократна употреба даде възможност за получаване на тези данни на ниска цена, без да се създава собствен проект за полети“, казва Чарлз Кембъл, Ръководител на проект за PDT в космическия център на Джонсън в НАСА в Хюстън.
Инженерите от НАСА и SpaceX сега съпоставят тези данни с фирмената телеметрия от 21 септември на Falcon 9, пускане на товарен превозвач на Dragon до Международната космическа станция, за да научат какво точно прави превозното средство по отношение на стрелбата и маневрирането на двигателя, когато генерира подписите, събрани от самолета.
