Тъкане за Марс: Древната техника ще помогне на мисията на Червената планета

Орион човешка космическа капсула

Моментна снимка на човешката космическа капсула Орион, която се подготвя за първия си полетен тест през 2014 г. 10-инчовите отвори на дъното на космическия кораб съдържат компресионни подложки, които трябва да бъдат добри изолатори, а също така и много здрави структурно. НАСА работи с Bally Ribbon Mills, за да създаде компресионни подложки, направени от 3D материал, изтъкан с влакна, изработени от кварцов композит (вмъкнат). (Кредит на изображението: НАСА)



Семеен тъкачен бизнес в Пенсилвания, който започва да прави ленти от копринени шапки през 20-те години на миналия век, помага на НАСА да изгради ключови компоненти за Космически кораб Орион , което би могло да помогне за пренасянето на хора до Марс и други дестинации в дълбокия космос.

Bally Ribbon Mills е основана през 1923 г. в Бали, Пенсилвания и все още се управлява от членове на семейството, което е започнало бизнеса, според статия, публикувана от НАСА. Днес компанията все още използва класически техники на тъкане, но с по -модерни материали, включително въглеродни влакна и кварц, и с по -напреднали приложения, като конструктивни части за състезателни автомобили от Формула 1.





Сега компанията помага на НАСА да изгради подобрен топлинен щит за човешкия космически кораб Орион на агенцията. Чрез тъкане на конци, изработени от кварцов композит, компанията може да произвежда материал с дебелина 3 инча (7,6 сантиметра), използвайки метод на тъкане, датиращ от хилядолетия, според статия в НАСА Спиноф , публикация за приложения извън пространството, които излизат от агенцията. [Снимки: Системата за космическо изстрелване на НАСА за дълбоки космически полети]

В Bally Ribbon Mills инженерите тъкат материал, който ще се използва в НАСА



В Bally Ribbon Mills инженерите тъкат материал, който ще бъде използван на човешкия космически кораб „Орион“ на НАСА. Тук служителите на НАСА обикалят съоръженията на Bally Ribbon Mills.(Изображение кредит: НАСА/Дейвид Бауман)

Поемане на топлината

Когато Орион се върне на Земята от космоса, корабът ще падне през земната атмосфера, където триенето с въздушни частици ще генерира невероятно количество топлина. По-голямата част от топлинния щит на Орион се състои от „материал с ниска плътност, който много добре изолира“ вътрешността на плавателния съд, каза Джей Фелдман, технически ръководител на проекта за топлинен щит с Bally в изследователския център на НАСА Еймс.



Но изолационният материал не е много здрав, каза Фелдман. В различни точки на топлинния щит, включително там, където свързва капсулата на екипажа със сервизния модул (който пренася запаси, включително кислород и гориво), инженерите на НАСА се нуждаеха от много по -здрав материал, който може да служи и като изолация. Тези области на свързване използват нещо, наречено компресионни подложки, според статията, което преди това е било направено от стомана и композит от въглеродни влакна. Но по време на първия пробен полет на Орион, през 2014 г., подложките проведоха много топлина, повече, отколкото би било безопасно за полет с екипаж.

Сега подложките за компресия на Orion ще се състоят от 3D материал, изработен от влакна, състоящи се частично от кварц. Тази група от компресионни подложки е известна като 3D многофункционална аблативна термозащитна система (3D-MAT).

Материалът 3D-MAT се счита за „триизмерен“, тъй като има „същия брой влакна, вървящи във всичките три посоки“, се казва в статията. Три нишки, всички насочени в перпендикулярни посоки, са изтъкани заедно. След това материалът се изпраща на друга компания, която влива листата със смола за втвърдяване и запълване на порите, оставени от тъкането. След това листовете се шлифоват до окончателната форма.

Когато приключи, крайният продукт е с дебелина 3 инча и „като тухла“, казва в статията Кърт Уилкинсън, старши текстилен инженер в Bally Ribbon Mills. „Ние опаковаме много фибри там. Много пъти по време на разработката не бяхме сигурни дали всъщност можем да опаковаме обема на влакната, който [НАСА] търси. “

Материалът има комбинация от фактори, от които НАСА се нуждае за подложки за компресия на топлинен щит.

„Материалът може да бъде структура, може да бъде система за термична защита, може да бъде амортисьор и да носи товари“, казва Етирай Венкатапати, ръководител на проекти и главен технолог от отдела за входни системи и технологии в НАСА, казано в статията.

Бившият администратор на НАСА Чарлз Болдън обикаля съоръжението Bally Ribbon Mills.

Бившият администратор на НАСА Чарлз Болдън обикаля съоръжението Bally Ribbon Mills.(Изображение кредит: НАСА/Дейвид Бауман)

Бъдещи технологии

Инженерите от НАСА и Bally Ribbon Mills се стремят да използват 3D-MAT материала в други области на топлинния щит и неговото приложение може дори да се простира извън агенцията, се казва в статията. Правителствените агенции, включително Министерството на отбраната, и аерокосмическите компании „изразиха интерес“ към системите за термична защита, направени от материала 3D-MAT, според статията. Дори клиентите на компанията в света на Формула 1 се интересуват от материала поради увеличената му дебелина в сравнение с други тъкани структурни материали.

Изследователи от НАСА Еймс вече са работили с инженери в Bally Ribbon Mills, за да разработят потенциален термозащитен материал от следващо поколение, който включва 3D композит от кварцови влакна. Сплитането на влакна с помощта на машини може да изглежда високотехнологично, но процесът все още използва същата основна технология на тъкане, използвана от компанията през 20 -те години, наречена совалков стан, се казва в статията. Този тип тъкачен стан се използва от „хилядолетия“, според статията. Техниката, използвана за направата на компонентите на топлинния щит, се нарича 3D ортогонално тъкане.

„Ние включваме съвременни електронни компоненти, а също така изграждаме и включваме наши собствени системи за поемане, но самият стан е изключително стар“, казва Уилкинсън в статията. „Използвайки същите вековни стъпки на тъкане, сега тъкаме материал, който ще отиде на Марс.“

Следвайте Кала Кофийлд @callacofield . Последвай ни @Spacedotcom , Facebook и Google+ . Оригинална статия на Space.com .