No es ningún secreto que la NASA está buscando contratistas de espacios privados para ayudar a llevar a cabo algunos de sus planes actuales. Con ese fin, la NASA y SpaceX participaron en un proyecto de intercambio de datos sin precedentes que los beneficiará a ambos.
El proyecto tuvo lugar el 21 de septiembre cuando, después de múltiples intentos, la NASA y la Armada de los EE. UU. Utilizaron una serie de cámaras de rastreo IR para capturar imágenes de uno de los cohetes reutilizables Falcon 9 de SpaceX en vuelo. Las cámaras registraron el cohete cuando el motor de la segunda etapa se encendió y la primera etapa, después de separarse y caerse, volvió a encender sus motores para descender de nuevo a la Tierra para un aterrizaje de cero g en la superficie del mar.
Los datos resultantes se comparten entre las dos partes y los beneficiará a ambos.
Para SpaceX, el beneficio viene en forma de información detallada que la NASA está proporcionando sobre las temperaturas y la carga aerodinámica en el cohete Falcon 9, lo que los ayudará en sus esfuerzos por desarrollar un sistema de cohete reutilizable. Para la NASA, los ingenieros tienen la oportunidad de recopilar datos sobre retro-propulsión supersónica que algún día pueden ayudarlos a bajar cargas masivas de toneladas múltiples en la superficie de Marte.
"Debido a que las tecnologías necesarias para aterrizar grandes cargas útiles en Marte son significativamente diferentes a las utilizadas aquí en la Tierra, la inversión en estas tecnologías es crítica", dijo Robert Braun, investigador principal del proyecto de Tecnologías de Descenso Propulsivo (PDT) de la NASA y profesor del Instituto de Georgia. de Tecnología en Atlanta. También es ex tecnólogo jefe de la NASA. “Este es el primer conjunto de datos de alta fidelidad de un sistema de cohete que dispara en su dirección de viaje mientras viaja a velocidades supersónicas en condiciones relevantes para Marte. El análisis de este conjunto de datos único permitirá a los ingenieros de sistemas extraer lecciones importantes para la aplicación e infusión de retro-propulsión supersónica en futuras misiones de la NASA ".
La retro-propulsión supersónica básicamente significa generar un empuje supersónico para reducir la velocidad después de la entrada a la atmósfera. Junto con el frenado aerodinámico, este es uno de los medios propuestos para aterrizar equipos pesados y hábitats en Marte.
Braun ciertamente no es ajeno al concepto. Después de regresar a Georgia Tech, Braun, un especialista en entrada, descenso y aterrizaje (EDL), trabajó con ingenieros de la universidad y varios centros de la NASA para desarrollar una propuesta de un programa para probar este concepto en vuelo.
En ese momento, la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA (STMD) rechazó el plan por ser demasiado costoso, pero la agencia aún necesita una forma de aterrizar cargas superiores a 20 toneladas si alguna vez quiere montar una expedición humana a Marte. Y dado que la misión propuesta se llevará a cabo dentro de los próximos 16 años, cuanta más información obtengan ahora, mejor.
En profundidad: el enfoque de aterrizaje de Marte: los problemas de aterrizar grandes cargas útiles en la superficie de Marte
De ahí la decisión de asociarse con SpaceX. Básicamente, el Proyecto PDT llegó a un acuerdo para utilizar técnicas de imágenes infrarrojas en el aire, desarrolladas para estudiar el transbordador espacial en vuelo después del accidente de Columbia, para recopilar datos sobre la retro-propulsión supersónica que SpaceX está utilizando actualmente para su desarrollo de vehículos de lanzamiento reutilizables.
Este tipo de colaboración no tiene precedentes, y como Braun le dijo a Space Magazine por correo electrónico, beneficiará enormemente a ambos participantes:
“Este es el primer conjunto de datos de alta fidelidad de un sistema de cohete que dispara en su dirección de viaje mientras viaja a velocidades supersónicas en condiciones relevantes para Marte. La sinergia entre el interés de la NASA en mejorar su capacidad de entrada, descenso y aterrizaje en Marte y el interés y la operación experimental de Space X de un sistema de transporte espacial reutilizable brindó una oportunidad única para obtener estos datos a bajo costo. El análisis de este conjunto de datos único permitirá a los ingenieros de sistemas extraer lecciones importantes para la infusión de retropropulsión supersónica en futuras misiones de la NASA que algún día pueden reducir las grandes cargas útiles a la superficie de Marte al tiempo que proporciona a SpaceX una visión de ingeniería para avanzar en el desarrollo de un transporte espacial reutilizable sistema."
Después de intentos fallidos de representar el cohete en dos misiones anteriores, el 18 de abril y el 14 de julio, el proyecto tuvo éxito con el vuelo CRS-4 el 21 de septiembre. Lanzado por la noche, la NASA se basó en dos aviones, un WB-57 y un NP-3D Orion, equipados con sensores IR de onda media para documentar el reingreso de la primera etapa del cohete.
La primera etapa es la parte del cohete que se enciende en el lanzamiento y se quema a través del ascenso del cohete hasta que se queda sin propulsor, momento en el cual se descarta de la segunda etapa y regresa a la Tierra. Fue durante su regreso, o descenso, que la NASA capturó imágenes infrarrojas y de alta definición de calidad y monitoreó los cambios en la columna de humo a medida que los motores se encendían y apagaban.
Mira el video del metraje:
Para la NASA, el período del vuelo más relevante para futuras operaciones sobre Marte se produjo cuando la primera etapa viajaba a aproximadamente Mach 2 a unos 30,000 - 45,000 metros (100,000-150,000 pies) sobre la superficie. Los dos sensores IR de onda media, montados en una cápsula nasal en el WB-57 e internamente en el NP-3D, estaban a unas 60 millas náuticas del cohete cuando volvió a encender sus motores para retro-propulsión supersónica.
Eso produjo imágenes en bruto en las que el escenario parecía de 1 píxel de ancho y 10 píxeles de largo, pero la mejora posterior por parte de especialistas en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins mejoró drásticamente la resolución.
"El interés de la NASA en construir nuestra capacidad de entrada, descenso y aterrizaje en Marte y el interés y la operación experimental de SpaceX de un sistema de transporte espacial reutilizable permitieron la adquisición de estos datos a bajo costo, sin tener que realizar un proyecto de vuelo propio", dijo Charles Campbell. Director del proyecto PDT en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston.
Los ingenieros de la NASA y SpaceX ahora están correlacionando esos datos con la telemetría de la compañía desde el lanzamiento del 21 de septiembre Falcon 9 de un transportista de carga Dragon a la Estación Espacial Internacional para saber exactamente qué estaba haciendo el vehículo en términos de disparo y maniobras del motor cuando generó Las firmas recogidas por la aeronave.
