[elektryk91]

Kwestia tarcz cieplnych programu Mercury

Pierwsze lądowanie człowieka na Księżycu nie było łatwe. Wymagało rozwinięcia wielu nowych technologi, a jedną z nich było konstruowanie tarcz cieplnych, które chroniłyby powracające na Ziemię kapsuły załogowe. Pod koniec lat 50 NASA nie wiedziała jeszcze jakiej technologii do tego użyć i dlatego 6 stycznia 1959 roku, zorganizowano spotkanie gdzie agencja postanowiła iść w dwóch kierunkach jednocześnie.

Tarcze cieplne są formą osłony termicznej, która ma za zadanie rozprawić się z gorącem, które wytwarzane jest, gdy statek kosmiczny powraca na Ziemię. Takie tarcze montowane są na dole kapsuł załogowych, gdzie wpadający w ziemską atmosferę statek zderza się z coraz gęstszymi warstwami atmosfery i wytwarza się temperatura około 1500 stopni Celsjusza.

Dla projektu Mercury, pierwszego amerykańskiego załogowego programu kosmicznego, NASA wybrała dwie technologie budowy tarcz cieplnych. Na wspomnianym spotkaniu, które miało miejsce dokładnie 65 lat, agencja zdecydowała się zamówić 6 tarcz z berylu i 12 tarcz z włókna szklanego wzmocnionego żywicą fenolową. Przedsiębiorstwu McDonnell, któremu powierzono zadanie budowy kapsuły załogowej programu Mercury zlecono, by statek mógł korzystać z obu tych technologi.

Tarcze berylowe były dwa razy droższe produkcji i dlatego zamówiono ich mniej. To rozwiązanie polegało na zwyczajnym pochłanianiu ciepła, które wytwarzało się pod statkiem. Tarcze z włókna szklanego miały z kolei wykorzystywać zjawisko ablacji. W tym zamyśle ciepło doprowadzało do wyparowania zewnętrznej warstwy tarczy, a wytworzone gazy odlatywały zabierając ze sobą gorąc spod statku. Wtedy też odsłaniała się kolejna warstwa osłony i cały proces zaczynał się od początku.

Wytwarzanie tarcz berylowych opierało się na trudnej, lecz sprawdzonej technologii. Technologia ablacyjna z kolei dopiero raczkowała. Problem berylu polegał jednak na tym, że zbudowane z niego tarcze byłyby piekielnie gorąco po lądowaniu. O ile nie byłoby to problemem przy standardowym wodowaniu, to gdyby z jakiegoś powodu kapsuła wylądowała na lądzie, np. w lesie, mogłoby łatwo dojść do pożaru. NASA myślała jeszcze o rozwiązaniu z odrzucaniem takiej tarczy, ale okazało się to zbyt niebezpieczne, gdy podczas jednego z testów kapsuła wyprzedziła spadającą tarczę i uderzyła w nią bokiem.

Członkom Space Task Group, grupie roboczej NASA, która zajmowała się rozwojem załogowego programu kosmicznego, intuicja podpowiadała, że ablacja jest technologią, w kierunku której NASA powinna iść i to na tym rozwiązaniu skupili cały swój wysiłek. Przekonywało ich nie tylko piękno tego procesu fizycznego, ale też analizy, z których wynikało, że tarcze ablacyjne będą dwa razy bezpieczniejsze, bo nie niosły ryzyka, że ugotują załogę w środku kapsuły. Nie było też przy nich obawy, że problemy z dostawą berylu opóźnią proces budowy kolejnych kapsuł.

W połowie 1959 roku już tylko dostawca tarcz berylowych, Brush Beryllium Company, wierzył, że metalowa osłona termiczna zmieniająca się w gąbkę w trakcie powrotu astronautów na Ziemię, jest najlepszym rozwiązaniem. W międzyczasie General Electric dopracowało swoje tarcze ablacyjne z włókna szklanego. Pierwsza z nich została dostarczona do NASA już 22 czerwca 1959 roku i została później z powodzeniem przetestowania w misji bezzałogowej.

A co z tarczami berylowymi? Co ciekawe, zostały one wyprodukowane i wykorzystane w lotach testowych i suborbitalnych misjach programu Mercury. Taka tarcza została użyta między innymi w locie Mercury-Redstone 3, gdy pierwszy Amerykanin przekroczył granicę kosmosu. W misjach orbitalnych programu Mercury, a także dalszych misjach załogowych, korzystano już z tarcz ablacyjnych, gdyż lepiej oddawały ciepło i przez to lepiej się sprawdzały przy większych prędkościach powrotu na Ziemię.

PS: już blisko 1600 ludzi śledzi tag #kosmogadka <3

---
#kosmos #eksploracjakomosu #ciekawostki #zainteresowania #historia #ciekawostki #nauka #technologia #gruparatowaniapoziomu

Kwestia tarcz cieplnych programu Mercury

[Silver86]

@elektryk91: zanim gdzieś jeszcze dolecimy to to wszystko jebnie ¯\(ツ)/¯

[Kantor_wymiany_mysli_i_wrazen]

@Silver86: ( ͡° ͜ʖ ͡°)

[Silver86]

@Kantor_wymiany_mysli_i_wrazen: xd, no tylko więcej R w skali RGB ;)

[GwaltowneWypaczenieCzasoprzestrzeni]

@elektryk91 pozbywanie się ciepła przez wyrzucanie gorącego materiału jest bardzo efektywne i znalazło zastosowanie w innych elementach programu kosmicznego. Np. skafander kosmiczny (i chyba rakiety też) był chłodzony poprzez odparowanie lodu. W próżni woda jest w postaci lodu i przekierowany tam nadmiar ciepła powoduje sublimację lodu. Powstała para z łatwością przechodzi przez porowatą osłonę ze spieku niklu, a wraz z nią ulatywało ciepło.

W stacji kosmicznej nie można było zastosować tylko tego

[George_Liquor]

@GwaltowneWypaczenieCzasoprzestrzeni a skąd na stacji było tyle generowanego ciepła skoro to stacje trzeba było ogrzewać by nikt nie zamarzł?

[GwaltowneWypaczenieCzasoprzestrzeni]

@George_Liquor część trzeba ogrzewać, część ochładzać ¯\(ツ)/¯
Generalnie jednak bardziej trzeba ochładzać. Dużo ciepła generuje elektronika. Raz zepsuło się chłodzenie i musieli połowę sprzętu powyłączać bo by się ugotowali.

[George_Liquor]

@GwaltowneWypaczenieCzasoprzestrzeni
No i o to chodzi. Nawet nie wiedziałem o istnieniu tych chłodnic. Co lepsze, ustawione są prostopadle do paneli słonecznych co ma sens.

[Operator_imadla]

@elektryk91 dlaczego projekt nazywał się Merkury skoro lecieli na księżyc? (╯°□°）╯︵ ┻━┻

Cały czas czekałem na wątek o wysłaniu sondy na Merkurego

[s0k1]

@elektryk91: dorzucę do wątku moje zdjęcie z misji Gemini, stoi w muzeum w Chicago ;)

[NieBendePrasowac]

Tarcze berylowe były dwa razy droższe produkcji i dlatego zamówiono ich mniej. To rozwiązanie polegało na zwyczajnym pochłanianiu ciepła

@elektryk91: coś więcej na ten temat? Ciepło było pochłaniane i co dalej z nim się działo? Coś jak radiator wykorzystujący inżynierię materiałową?

[MrNeko]

@NieBendePrasowac Powoli było oddawane do atmosfery

Dlatego po wylądowaniu były bardzo gorące

[NieBendePrasowac]

@MrNeko: w źródłach popularno-naukowych nic na ten temat nie widzę tak na szybko.

Ciekawe czemu nie wolfram - ma mniejszy współczynnik przewodnosci cieplnej ale z drugiej strony dużo wyższą temperaturę topnienia niż beryl.

[LajfIsBjutiful]

@elektryk91:

"Amerykanin przekroczył granicę kosmosu"
Ooo, ciekawe, plusik ( ͡° ͜ʖ ͡°)

[salad_fingers]

dlaczego projekt nazywał się Merkury skoro lecieli na księżyc?

@Operator_imadla: Celem programu Mercury było osiągnięcie załogowego lotu w kosmos - tylko tyle i aż tyle. Lądowanie na Księżycu było celem dopiero programu Apollo. A skąd nazwa? Początkowo program nazywał się "Project Astronaut" ale wydawało się to stawiać zbyt duży nacisk na pilotów, więc postanowiono przemianować na coś o bardziej uniwersalnych konotacjach. Nazwy nawiązujące do mitologii pojawiały się już wcześniej (Atlas, Jupiter)

[HiViolentJ]

@elektryk91: proszę o wołanie mnie do następnego ( ͡° ͜ʖ ͡°)