Ртутные теплозащитные экраны для входа в атмосферу; состав материала, производственный процесс и объяснение всех этих концентрических выступов?

Коллекция фотографий в сообщениях Майлза Ламбарда, есть страница под названием Mercury Retro Pack Walk Around Page 1 (замеченная здесь в связи с тепловыми полосами зебры), можно найти девять изображений с подписью:

Любые вопросы, комментарии или проблемы, пожалуйста, напишите мне.

Эти фотографии были сделаны и опубликованы в сети Майлзом Ламбардом.

Снято в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия.

Ниже приведены небольшие обрезанные фрагменты фотографий 1 и 3, демонстрирующие теплозащитный экран, который выглядит как полупрозрачная органическая смола или, возможно, фенольный материал.

Насколько я понимаю, это какой-то абляционный материал; при воздействии высокой температуры во время входа в атмосферу поверхность постоянно «газифицируется», создавая слой газа из органических молекул, непрозрачных для теплового инфракрасного света, излучаемого горячим газом и плазмой в ударной волне при входе в атмосферу. Газ поглощает излучаемое тепло и быстро удаляется и заменяется новым запасом, поскольку экран продолжает генерировать больше, чтобы заменить его.

Вопросы):

  1. Какие материалы были использованы в теплозащитных экранах Mercury?
  2. Как они были изготовлены в нужной форме и без внутренних напряжений?
  3. Что представляют собой все эти концентрические гребни, видимые внутри или за полупрозрачным материалом щита?

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Первая суборбитальная версия капсулы «Меркурий» не имела абляционного теплозащитного экрана. Использовался бериллиевый радиатор. Но для входа в атмосферу после орбитального полета был необходим абляционный теплозащитный экран. См. эту страницу истории НАСА: history.nasa.gov/SP-4201/ch6-4.htm . Так какая версия Меркурия изображена на изображениях? Ранняя суборбитальная версия или более поздняя для орбитального полета?
@Uwe Хороший вопрос! Поскольку это определенно похоже на абляционный органический материал и совсем не похоже на бериллий, и есть «ретро-упаковка», это можно понять. Я не специалист, поэтому точно сказать не могу.
Ретро-пакет не является доказательством орбитальной миссии. «В верхней части кривой тормозные ракеты космического корабля были запущены в целях испытаний; они не были необходимы для повторного входа в атмосферу, поскольку орбитальная скорость не была достигнута. Космический корабль приземлился в Атлантическом океане. [ 173] Суборбитальная миссия длилась около 15 минут, имела высоту апогея 102–103 морских миль (189–191 км) и дальность спуска 262 морских мили (485 км)». Из en.wikipedia.org/wiki/Project_Mercury . #Suborbital_flight Испытание ретро-рюкзаков в баллистическом полете было хорошей идеей перед орбитальными полетами.
@Uwe это все очень хорошие моменты, спасибо!

Ответы (2)

Выдержка из NASA-TM-X-57097 , описывающая оригинальный дизайн:

Теплозащитный экран, использованный на Большом Джо, геометрически представлял собой сферический сегмент диаметром 74,5 дюйма с радиусом кривизны 80 дюймов. ... Теплозащитный экран состоял из двух ламинатов: внешнего абляционного ламината толщиной 1,075 дюйма и внутреннего структурного ламината толщиной 0,550 дюйма. Абляционный ламинат был изготовлен из концентрических слоев стеклоткани, ориентированных так, что слои находились под углом 20 градусов к локальной поверхности теплозащитного экрана. Структурный ламинат изготовлен из стеклоткани, ориентированной отдельными слоями параллельно внешней поверхности. И абляционный, и структурный ламинаты были изготовлены из стеклоткани со специальной отделкой и фенольной смолой 91LD (?). Массовое содержание смолы в абляционном и конструкционном ламинате составляло 40 процентов и 30 процентов соответственно. Круглое кольцо... высотой 5 дюймов,

Связанный документ также содержит раздел, описывающий различия, внесенные в производственные щиты, а Приложение C содержит более подробную информацию о фактическом процессе строительства.

Меня не перестает удивлять количество, качество и детализация документации НАСА. Прочитав Приложение C и взглянув на детали в левом нижнем углу рисунка 5, я думаю, что у меня есть довольно хорошее представление о конструкции, по крайней мере, я так думаю . Я еще не уверен, что за кольца на фото; они кажутся слишком широко расставленными, чтобы быть отдельными слоями спирально намотанной ткани из стекловолокна. Возможно, поверхности были обработаны позже, или обработка полусферической формы оставила гребни. Спасибо за Ваш ответ!
@uhoh Я думаю, что расстояние такое большое из-за 20-градусной ориентации абляционного ламината по отношению к поверхности. Это приводит к тому, что кажущиеся кольца располагаются примерно в 3 раза больше фактического межламинарного расстояния.
Ой! Я прочитал «20° с локальной поверхностью теплозащитного экрана», и мой мозг представил, что это относительно нормали к поверхности, мой плохой. Хорошо, это дает коэффициент почти 3, звучит достаточно близко, чтобы это могло быть им.

Из NASA-TM-X-57097, найденного Тристаном:

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Таким образом, два пилотируемых баллистических полета были выполнены с использованием радиатора, а не абляционного теплозащитного экрана.

Я нашел изображение такого радиатора.

введите описание изображения здесь

Это сменный теплозащитный экран «радиатор» для капсулы Mercury-Redstone 2. Оригинал был утерян после извлечения капсулы из океана, и этот теплозащитный экран не летал в космос. Капсула MR-2 перевозила шимпанзе Хэма в суборбитальном полете в январе 1961 года. Тепловые экраны радиатора поглощали огромное количество тепла, выделяемого при входе в атмосферу, и использовались только во время некоторых первых испытательных полетов Меркурия, прежде чем их заменили абляционными тепловыми экранами.

Изображение и цитата из Смитсоновского института

Было совершено 4 пилотируемых и 3 беспилотных орбитальных полета с использованием ракеты Atlas и 3 беспилотных суборбитальных полета с использованием ракеты Redstone (один с ветчиной шимпанзе).

Итого у нас получилось 5 (потенциальных) радиаторных и 7 теплозащитных витков. Некоторые суборбитальные полеты могли выполняться с использованием теплозащитного экрана. До двух пилотируемых суборбитальных полетов должно было быть как минимум два беспилотных полета с использованием теплоотводов.

Спасибо за Ваш ответ! Я думаю, что важно напомнить об этой альтернативной технологии, я определенно никогда не слышал о ней раньше. Интересно, следует ли также изучить историю использования радиаторов, которую вы поднимаете в конце своего поста, в новом посте с вопросами.
Радиаторы альтернативной технологии использовались только для суборбитальных полетов. Этого было недостаточно для входа в атмосферу после орбитального полета. Если спутник все равно должен был быть уничтожен при входе в атмосферу, то не требовалось ни радиатора, ни теплозащитного экрана.
Ртутные теплозащитные экраны для входа в атмосферу; состав материала, производственный процесс и объяснение всех этих концентрических выступов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v