[/billedtekst]
I et eksperiment blev en af rumfærgen Discoverys udvendige varmefliser bevidst ændret og overvåget under rumfærgens højhastighedsretur til Jorden lørdag. Data blev indsamlet for at hjælpe med at forstå luftstrømmen og gav information til ingeniører, der designede varmeskjoldet til Orion-rumfartøjet. En flise på bunden af rumfærgens venstre fløj, omkring 10 fod bag forkanten, inkluderede en 0,25-tommer høj ryg, der forventedes at få luftstrømmen til at gå fra jævn til turbulent, hvilket forårsagede en stigning i temperaturen på fliserne bagved. den ændrede flise. Et flådefly fløj under Discovery, da det vendte hjem, og overvågede rumfærgen med et infrarødt kamera. Hvad afslørede eksperimentet?
Ingeniører søgte bedre at forstå, hvordan jævn, laminær luftstrøm, som giver et tyndt lag isolering under spidsopvarmning, kan ændre sig til den forstyrrede, turbulente strøm - kaldet grænselagsovergang - som kan få nedstrømstemperaturerne til at stige, hvilket muligvis påvirker aerodynamikken og forårsager skade.
Et Navy P-3 Orion-fly, der fløj over den Mexicanske Golf, tog infrarøde billeder af rumfærgens underside, da orbiteren var bremset til omkring 8,5 gange lydens hastighed. Temperaturdata og infrarøde billeder bekræftede, at luftstrømmen blev ændret af den modificerede flise. Det isolerende luftlag ændrede sig til turbulent mellem mach 12 og 14. Det medførte igen en stigning i temperaturen på nedstrøms fliser, men ikke så meget som forventet.
Hvordan den ændrede flise så ud. Kredit: NASA
Fliserne i det område af vingen oplever normalt maksimale temperaturer på 815-870 grader C (1.500 til 1.600 grader F), når den genindtrædende luftstrøm over vingen er jævn. De foreløbige data, som NASA modtog, indikerede, at den maksimale temperatur oplevet af 'fremspringsflisen' var omkring 1090 grader C (2.000 F), noget mindre end forventet. Hvis disse målinger bekræftes, kan ingeniører anmode om en lidt højere fremspring til en fremtidig flyvning.
Med hensyn til det store turbulensområde, der ses på det øverste P-3-billede, sagde ingeniører, at billedet sandsynligvis afspejlede en 'typisk' shuttle-grænselagsovergang under spidsopvarmning.
Ingeniører rapporterede, at fremspringsflisen så normal ud og ubeskadiget på landingsbanen efter Discoverys landing, selvom overfladiske markeringer blev set på flere nedstrømsfliser. Ingen sådanne markeringer blev set på fliser bag en fremspringende spaltefylder, der blev set under en inspektion i kredsløb på en af Discoverys elevoner.
Rumfærgens overgang fra jævn til turbulent strømning sker naturligt, når rumfartøjet sænker farten, typisk med hastigheder omkring mach 8, eller otte gange lydens hastighed, omkring 20 minutter efter atmosfærisk indsejling begynder. I nogle tilfælde kan overgangen dog ske tidligere end på grund af overfladeruhed eller defekter i varmeskjoldet.
Området med øget opvarmning på Discovery. Kredit: NASA
For eksempel kan en fremspringende fliseafstandsholder kaldet en 'gap filler' ryste løs under opsendelsen og strække sig op i luftstrømmen, hvilket udløser en tidlig, asymmetrisk grænselagsovergang under gen-entry. Når det sker, kan rumfærgens aerodynamik blive påvirket, og nedstrøms fliser kan blive udsat for mere ekstrem opvarmning.
Under shuttle mission STS-28 i 1989 'udløste' grænselaget 15 minutter efter indsejling, omkring mach 18. Under shuttle mission STS-50 i 1992 blev den ene side af rumfærgens mave turbulent mere end et minut foran den anden side, hvilket forårsagede en ændring i aerodynamikken, der fik autopilotens flyvekontrolinput.
Dette eksperiment, der kunne føre til forbedrede varmeskjoldsdesign til Orion-rumfartøjet, som vil bringe astronauter til ISS og Månen, sammen med at give indsigt i skyttel aerodynamik.
Kilde: CBS Nyheder
