Test termici per il TPS del Dream Chaser

Ricostruzione artistica di un atterraggio del Dream Chaser con in evidenza il pattino anteriore e i carrelli principali (Credits SNC)

Continua il percorso di sviluppo della navetta Dream Chaser di Sierra Nevada Corporation (SNC) nell’ambito del programma Commercial Crew Integrated Capability (CciCap) della NASA. A fine settembre presso il Langley Research Center di NASA a Hampton in Virginia si sono svolti degli importanti test riguardanti lo sviluppo del Termal Pretection System (TPS) della navetta.

Il Termal Pretection System o TPS è quel sotto-sistema che ogni mezzo deve avere al rientro in atmosfera dall’orbita se vuole raggiungere integro il suolo. In particolare tale sistema serve a preservare l’eventuale equipaggio, il carico e il mezzo stesso dalle temperature estreme che si incontrano viaggiando a velocità ipersoniche in atmosfera, come avviene appunto nel caso di un rientro dall’orbita terrestre.

Anche il Dream Chaser deve affrontare queste sollecitazioni durante il suo profilo di volo e la Sierra Nevada si è rivolta al centro NASA di Langley per effettuare i test ipersonici necessari come parte del Commercial Crew Program. L’azienda del Nevada aveva già eseguito dei test in galleria del vento per ridurre i rischi e aumentare l’affidabilità del TPS della propria navetta per il programma Commercial Crew Integrated Capability (CciCap) di NASA. Questi ulteriori test hanno permesso di raccogliere i dati necessari alla selezione dei materiali e alla progettazione definitiva del TPS.

Lo stesso Langley Research Center durante i primi anni 90 dello scorso secolo si era occupato di sviluppare il velivolo HL-20, un lifting body che nelle speranze di NASA doveva essere un sicuro ed economico mezzo per effettuare viaggi da e per l’orbita bassa terrestre (Lower Earth Orbit o LEO). Sierra Nevada si è avvalsa di questi anni di studi e dati e li ha combinati con le ricerche dei propri ingegneri per sviluppare il suo Dream Chaser con lo stesso obiettivo di fare da spola da e per la LEO. Anche il Prometheus di Orbital Sciences Corporation proposto per il secondo round del CCDev, ha preso spunto dall’HL-20, ma non ha ottenuto seguito.

Un ingegnere presso il Langley Research Center di NASA prepara il modello da 25 cm del Dream Chaser di Sierra Nevada Corporation per il test nella galleria del vento ad alta velocità. Credits: NASA/David Bowman

Un ingegnere presso il Langley Research Center di NASA prepara il modello da 25 cm del Dream Chaser di Sierra Nevada Corporation per il test nella galleria del vento ad alta velocità.

I test presso il centro NASA si sono svolti su alcuni modelli della navetta lunghi circa 25 centimetri (10 pollici) e costruiti in ceramica dai tecnici stessi di Langley. La difficoltà maggiore in questo genere di test risiede nei dettagli del modello che devono essere assolutamente perfetti per poter fornire dei dati rilevanti. L’attenzione durante i test si è concentrata sulle parti della navetta più sottoposte a surriscaldamento durante il volo: i flaps sotto e sopra la fusoliera, gli elevoni e il timone. Anche la raccolta dei dati deve essere fatta in modo preciso per non inficiare la qualità e il valore dei test.

In questo caso si è utilizzata la tecnica della termografia al fosforo con il modello cosparso di materiale reagente al calore così che ogni pixel delle immagini riprese possa essere usato come un punto di rilevamento dei dati. Il modello è stato fotografato prima dell’inizio di ogni test e svariate volte durante il test.

Come spiega bene l’ingegnere aerospaziale Karen Berger di Langley: “Usando le calibrazioni effettuate prima del test e confrontandole con i cambiamenti di colore dopo il test, le temperature e i livelli di riscaldamento di ogni pixel dell’immagine possono essere calcolati”. In questo modo i tecnici hanno potuto avere una visione globale della superficie da studiare ma anche, come spiega ancora Berger, :”Questo ci permette di vedere dei complessi ed intricati modelli di flusso”.

Il modello del Dream Chaser durante i test. Credits: NASA/David Bowman

Il modello del Dream Chaser durante i test.

Tutti questi dati relativi alle temperature e ai livelli di riscaldamento verranno inseguito utilizzati per determinare gli appropriati materiali per il TPS e verranno anche comparati con le stime progettuali. I test ipersonici della navetta Dream Chaser permetteranno ai team di NASA e SNC di aumentare le loro conoscenze e la comprensione dell’ambiente che il velivolo incontrerà durante l’ascesa e il rientro.

“Potremmo usare queste conoscenze per sviluppare nuovi velivoli in futuro, sia che siano sviluppati da NASA sia che siano sviluppati in collaborazione con dei partner commerciali” dice ancora Berger.

Nelle parole di Berger si nota anche l’orgoglio di lavorare a questo programma, infatti ha aggiunto: “Questo programma, unitamente ai sistemi degli altri partner del Commercial Crew Program, ci porta un gradino più vicino a lanciare nuovamente delle persone in orbita a bordo di un mezzo fabbricato in America”.

Fonte : Space Fellowship

 

Rudy Bidoggia

Appassionato di spazio e di tutto ciò che è scienza dalla tenera età, scrive dal 2012 per AstronautiNews. Lavora come tecnico informatico presso un'azienda metalmeccanica del Friuli Venezia Giulia.

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