Es ist kein Geheimnis, dass die NASA nach privaten Raumfahrtunternehmen sucht, um einige ihrer aktuellen Pläne in die Tat umzusetzen. Zu diesem Zweck haben NASA und SpaceX an einem beispiellosen Projekt zum Datenaustausch teilgenommen, von dem beide profitieren werden.
Das Projekt fand am 21. September statt, als die NASA und die US-Marine nach mehreren Versuchen eine Reihe von IR-Tracking-Kameras verwendeten, um Aufnahmen von einer der wiederverwendbaren SpaceX-Raketen Falcon 9 im Flug aufzunehmen. Die Kameras zeichneten die Rakete auf, als sich der Motor der zweiten Stufe entzündete, und die erste Stufe, die sich gelöst hatte und abgefallen war, zündete ihre Motoren wieder an, um sich für einen Touchdown von null g auf der Meeresoberfläche wieder auf die Erde abzusenken.
Die daraus resultierenden Daten werden zwischen den beiden Parteien ausgetauscht und kommen beiden zugute.
Für SpaceX liegt der Vorteil in der detaillierten Information der NASA über Temperaturen und aerodynamische Belastung der Falcon 9-Rakete, die sie bei ihren Bemühungen um die Entwicklung eines wiederverwendbaren Raketensystems unterstützen wird. Für die NASA haben Ingenieure die Möglichkeit, Daten über Überschall-Retro-Antriebe zu sammeln, die ihnen eines Tages helfen könnten, massive Nutzlasten von mehreren Tonnen auf die Marsoberfläche zu senken.
"Da sich die für die Landung großer Nutzlasten auf dem Mars erforderlichen Technologien erheblich von den hier auf der Erde verwendeten unterscheiden, sind Investitionen in diese Technologien von entscheidender Bedeutung", sagte Robert Braun, Hauptforscher für das Projekt Propulsive Descent Technologies (PDT) der NASA und Professor am Georgia Institute der Technologie in Atlanta. Er ist auch ehemaliger Chef-Technologe der NASA. „Dies ist der erste High-Fidelity-Datensatz eines Raketensystems, das in seine Fahrtrichtung schießt, während es unter marsrelevanten Bedingungen mit Überschallgeschwindigkeit fährt. Durch die Analyse dieses einzigartigen Datensatzes können Systemingenieure wichtige Lehren für die Anwendung und Infusion von Überschall-Retro-Antrieben in zukünftige NASA-Missionen ziehen. “
Überschall-Retro-Antrieb bedeutet im Grunde, Überschallschub zu erzeugen, um die Geschwindigkeit nach dem Eintritt in die Atmosphäre zu verlieren. Neben dem Aerobraking ist dies eines der vorgeschlagenen Mittel zur Landung schwerer Geräte und Lebensräume auf dem Mars.
Braun ist dem Konzept sicherlich nicht fremd. Nach seiner Rückkehr zu Georgia Tech arbeitete Braun - ein Spezialist für Einreise, Abstieg und Landung (EDL) - mit Ingenieuren der Universität und verschiedener NASA-Zentren zusammen, um einen Vorschlag für ein Programm zum Testen dieses Konzepts zu entwickeln.
Zu dieser Zeit lehnte das Space Technology Mission Directorate (STMD) der NASA den Plan ab, zu teuer zu sein, aber die Agentur braucht immer noch eine Möglichkeit, Nutzlasten von mehr als 20 Tonnen zu landen, wenn sie jemals eine menschliche Expedition zum Mars starten will. Und da die geplante Mission in den nächsten 16 Jahren stattfinden soll, ist es umso besser, je mehr Informationen sie jetzt erhalten.
Im Detail: Der Marslandungsansatz: Die Probleme der Landung großer Nutzlasten auf der Marsoberfläche
Daher die Entscheidung, mit SpaceX zusammenzuarbeiten. Grundsätzlich hat das PDT-Projekt einen Vertrag über die Verwendung von Infrarot-Bildgebungstechniken in der Luft abgeschlossen, die entwickelt wurden, um das Space Shuttle nach dem Unfall in Columbia im Flug zu untersuchen, um Daten über den Überschall-Retro-Antrieb zu sammeln, den SpaceX derzeit für seine wiederverwendbare Trägerraketenentwicklung verwendet.
Diese Art der Zusammenarbeit ist beispiellos und, wie Braun dem Space Magazine per E-Mail mitteilte, wird beiden Teilnehmern immens zugute kommen:
„Dies ist der erste High-Fidelity-Datensatz eines Raketensystems, das in seine Fahrtrichtung schießt, während es unter marsrelevanten Bedingungen mit Überschallgeschwindigkeit fährt. Die Synergie zwischen dem Interesse der NASA an der Verbesserung ihrer Marseintritts-, Sink- und Landefähigkeit und dem Interesse von Space X und dem experimentellen Betrieb eines wiederverwendbaren Weltraumtransportsystems bot eine einzigartige Gelegenheit, diese Daten zu geringen Kosten zu erhalten. Die Analyse dieses einzigartigen Datensatzes wird es Systemingenieuren ermöglichen, wichtige Lehren für die Infusion von Überschall-Retropropulsion in zukünftige NASA-Missionen zu ziehen, die eines Tages große Nutzlasten auf die Marsoberfläche senken und SpaceX technische Erkenntnisse liefern können, um die Entwicklung eines wiederverwendbaren Weltraumtransports voranzutreiben System."
Nach erfolglosen Versuchen, die Rakete bei zwei früheren Missionen - dem 18. April und dem 14. Juli - abzubilden, war das Projekt mit dem CRS-4-Flug am 21. September erfolgreich. Die nachts gestartete NASA stützte sich auf zwei Flugzeuge - eine WB-57 und eine NP-3D Orion -, die mit Mittelwellen-IR-Sensoren ausgestattet waren, um den Wiedereintritt in die erste Stufe der Rakete zu dokumentieren.
Die erste Stufe ist der Teil der Rakete, der beim Start gezündet wird und den Aufstieg der Rakete durchbrennt, bis ihr das Treibmittel ausgeht. An diesem Punkt wird sie aus der zweiten Stufe verworfen und kehrt zur Erde zurück. Während ihrer Rückkehr oder ihres Abstiegs nahm die NASA hochwertige Infrarot- und hochauflösende Bilder auf und überwachte Änderungen in der Rauchfahne, wenn die Motoren ein- und ausgeschaltet wurden.
Sehen Sie sich das Video des Filmmaterials an:
Für die NASA kam der Zeitraum des Fluges, der für zukünftige Operationen über dem Mars am relevantesten war, als die erste Etappe sich auf etwa Mach 2 etwa 30.000 bis 45.000 Meter über der Oberfläche befand. Die beiden Mittelwellen-IR-Sensoren, die in einem Nasengehäuse des WB-57 und intern am NP-3D montiert waren, befanden sich etwa 60 Seemeilen von der Rakete entfernt, als sie ihre Motoren für den Überschall-Retro-Antrieb wieder in Gang setzte.
Das Ergebnis waren Rohbilder, bei denen die Bühne 1 Pixel breit und 10 Pixel lang erschien, aber die anschließende Verbesserung durch Spezialisten des Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory verbesserte die Auflösung dramatisch.
"Das Interesse der NASA am Aufbau unserer Mars-Einreise-, Abstiegs- und Landefähigkeit sowie das Interesse von SpaceX und der experimentelle Betrieb eines wiederverwendbaren Weltraumtransportsystems ermöglichten die kostengünstige Erfassung dieser Daten, ohne dass ein eigenes Flugprojekt durchgeführt werden musste", sagte Charles Campbell. PDT-Projektmanager im Johnson Space Center der NASA in Houston.
Die Ingenieure von NASA und SpaceX korrelieren diese Daten nun mit der Telemetrie des Unternehmens vom Start eines Dragon-Frachtflugzeugs am 21. September zur Internationalen Raumstation durch Falcon 9, um genau zu erfahren, was das Fahrzeug in Bezug auf das Abfeuern und Manövrieren des Motors bei seiner Erzeugung tat die vom Flugzeug gesammelten Unterschriften.
