Космический щит сгорает, чтобы спасти корабль: NASA впервые увидело этот процесс изнутри

Тепловые экраны космических аппаратов критически важны при входе в атмосферу, однако их улучшение долгое время сталкивалось с проблемой: исследователи могли видеть лишь состояние материала до и после работы. Эта ситуация изменилась благодаря сотрудничеству NASA и Лаборатории передового источников света (ALS) при Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL), позволившему наблюдать разрушение теплозащитного покрытия в реальном времени.
Процесс, технически известный как абляция, является ключевым механизмом защиты: тепловая энергия реинтра вымывается в частицы материала, которые отрываются от аппарата, унося тепло с собой. Этот стандарт используется во всех системах, от капсул "Меркурий" до корабля Orion в миссии Artemis. Однако абляция необратима, требует замены материала после каждого использования и крайне сложна для моделирования. Например, безэкипажная тестовая миссия Artemis I показала непредвиденное обугливание и неравномерную потерю аблятивного материала, что не совпадало с результатами множества предварительных симуляций.
Для устранения разрыва в понимании физики процессов при нагреве до 1650 ℃ во время реинтры, ученые LBNL создали специализированную камеру. Она способна нагревать образец до 900 ℃, температуры начала деградации теплозащитного материала, и изменять давление и состав газа для имитации условий входа в атмосферу. При этом ключевым аспектом установки стала система визуализации: пока образец подвергался нагреву, команда получала трехмерные структурные изображения с помощью рентгеновской микротомографии (micro-CT).