Het is geen geheim dat NASA particuliere aannemers op het gebied van ruimte zoekt om een aantal van haar huidige plannen te verwezenlijken. Om die reden hebben NASA en SpaceX deelgenomen aan een ongekend project voor het delen van gegevens, waarvan beide partijen zullen profiteren.
Het project vond plaats op 21 september, toen NASA en de Amerikaanse marine, na meerdere pogingen, een reeks IR-volgcamera's gebruikten om beelden vast te leggen van een van SpaceX's Falcon 9 herbruikbare raketten tijdens de vlucht. De camera's namen de raket op toen de motor van de tweede trap ontstak en de eerste trap, nadat hij was losgemaakt en weggevallen, zijn motoren opnieuw deed oplaaien om zichzelf terug naar de aarde te laten zakken voor een zero-g touchdown op het zeeoppervlak.
De resulterende gegevens worden gedeeld tussen de twee partijen en zullen hen beiden ten goede komen.
Voor SpaceX komt het voordeel in de vorm van de gedetailleerde informatie die NASA verstrekt over temperaturen en aerodynamische belasting van de Falcon 9-raket, die hen zal helpen bij hun inspanningen om een herbruikbaar raketsysteem te ontwikkelen. Voor NASA krijgen ingenieurs de kans om gegevens te verzamelen over supersonische retro-voortstuwing die hen op een dag kunnen helpen om enorme ladingen van meerdere tonnen op het oppervlak van Mars te verlagen.
"Omdat de technologieën die nodig zijn om grote ladingen op Mars te landen aanzienlijk verschillen van de technologieën die hier op aarde worden gebruikt, zijn investeringen in deze technologieën van cruciaal belang", zegt Robert Braun, hoofdonderzoeker van het Propulsive Descent Technologies (PDT) -project van NASA en professor aan het Georgia Institute van technologie in Atlanta. Hij is ook NASA's voormalige hoofdtechnoloog. “Dit is de eerste high-fidelity dataset van een raketsysteem dat in zijn rijrichting vuurt terwijl het met supersonische snelheden reist in omstandigheden die relevant zijn voor Mars. Door analyse van deze unieke dataset kunnen systeemingenieurs belangrijke lessen trekken voor de toepassing en infusie van supersonische retro-voortstuwing in toekomstige NASA-missies. ”
Supersonische retro-voortstuwing betekent in feite het genereren van supersonische stuwkracht om de snelheid af te werpen na binnenkomst in de atmosfeer. Naast aerobraking is dit een van de voorgestelde manieren om zwaar materieel en habitats op Mars te landen.
Braun is zeker geen onbekende in het concept. Na terugkeer in Georgia Tech werkte Braun - een specialist in instap, afdaling en landing (EDL) - samen met ingenieurs van de universiteit en verschillende NASA-centra om een voorstel te ontwikkelen voor een programma om dit concept te testen.
Destijds verwierp NASA's Space Technology Mission Directorate (STMD) het plan omdat het te duur was, maar het bureau heeft nog steeds een manier nodig om ladingen van meer dan 20 ton te landen, als het ooit een menselijke expeditie naar Mars wil organiseren. En aangezien de voorgestelde missie binnen de komende 16 jaar zal plaatsvinden, geldt dat hoe meer informatie ze nu krijgen, hoe beter.
In depth: The Mars Landing Approach: The Problems of Landing Large Payloads on the Surface of Mars
Vandaar de beslissing om samen te werken met SpaceX. Kortom, het PDT-project sloot een deal om infrarood-beeldvormende technieken in de lucht te gebruiken - ontwikkeld om de Space Shuttle tijdens de vlucht na het ongeval in Columbia te bestuderen - om gegevens te verzamelen over de supersonische retro-voortstuwing die SpaceX momenteel gebruikt voor de ontwikkeling van herbruikbare lanceervoertuigen.
Dit soort samenwerking is zonder precedent, en zoals Braun via e-mail aan Space Magazine vertelde, zal het beide deelnemers enorm ten goede komen:
“Dit is de eerste high-fidelity dataset van een raketsysteem dat in zijn rijrichting vuurt terwijl het met supersonische snelheden reist in omstandigheden die relevant zijn voor Mars. De synergie tussen NASA's interesse in het verbeteren van de Mars-instap-, afdaal- en landingscapaciteit en Space X's interesse en experimentele werking van een herbruikbaar ruimtetransportsysteem bood een unieke kans om deze gegevens tegen lage kosten te verkrijgen. Analyse van deze unieke dataset stelt systeemingenieurs in staat om belangrijke lessen te trekken voor de infusie van supersonische retropropulsie in toekomstige NASA-missies die op een dag grote ladingen naar het Mars-oppervlak kunnen verlagen, terwijl SpaceX technisch inzicht krijgt om de ontwikkeling van een herbruikbaar ruimtevervoer te bevorderen systeem."
Na mislukte pogingen om de raket in beeld te brengen tijdens twee eerdere missies - 18 april en 14 juli - slaagde het project met de CRS-4-vlucht op 21 september. 'S Nachts gelanceerd, vertrouwde NASA op twee vliegtuigen - een WB-57 en een NP-3D Orion - uitgerust met mid-wave IR-sensoren om de terugkeer van de eerste trap van de raket te documenteren.
De eerste fase is het deel van de raket dat bij de lancering wordt ontstoken en door de opstijging van de raket brandt totdat het geen drijfgas meer heeft, waarna het wordt verwijderd uit de tweede fase en terugkeert naar de aarde. Het was tijdens zijn terugkeer of afdaling dat NASA infrarood- en high-definition beelden van hoge kwaliteit vastlegde en veranderingen in de rookpluim bewaakte terwijl de motoren werden in- en uitgeschakeld.
Bekijk de video van de beelden:
Voor NASA kwam de periode van de vlucht die het meest relevant was voor toekomstige operaties boven Mars toen de eerste fase op ongeveer Mach 2 ongeveer 30.000 - 45.000 meter (100.000-150.000 voet) boven het oppervlak reed. De twee midwave IR-sensoren - gemonteerd in een neuspod op de WB-57 en intern op de NP-3D - waren ongeveer 60 zeemijl verwijderd van de raket toen deze zijn motoren nieuw leven inblies voor supersonische retro-voortstuwing.
Dat leverde onbewerkte beelden op waarbij het podium 1 pixel breed en 10 pixels lang leek, maar de daaropvolgende verbetering door specialisten van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory verbeterde de resolutie dramatisch.
"NASA's interesse in het bouwen van onze Mars-instap-, afdaal- en landingscapaciteit en SpaceX's interesse en experimentele werking van een herbruikbaar ruimtevervoersysteem maakte het mogelijk deze gegevens tegen lage kosten te verzamelen, zonder een eigen vluchtproject op te zetten," zei Charles Campbell, PDT-projectmanager bij het Johnson Space Center van NASA in Houston.
Ingenieurs van NASA en SpaceX brengen die gegevens nu in verband met de telemetrie van het bedrijf vanaf de lancering van de Falcon 9 van 21 september van een Dragon-vrachtvervoerder naar het internationale ruimtestation om precies te leren wat het voertuig deed in termen van motorstoken en manoeuvreren toen het werd gegenereerd de handtekeningen verzameld door het vliegtuig.
