ให้ความรู้เกี่ยวกับยานอวกาศ

แผ่นกันความร้อนถูกใช้เป็นเบรกเพื่อหยุดยานอวกาศที่ลุกเป็นไฟและชนเมื่อเข้าและกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ การออกแบบนี้เป็นครั้งแรกในโลกที่ใช้แรงเหวี่ยงที่ทำให้วัสดุน้ำหนักเบาแข็งขึ้นเพื่อป้องกันการเผาไหม้ วิธีการป้องกันความร้อนของยานอวกาศในปัจจุบันรวมถึงพองขนาดใหญ่และโครงสร้างที่ใช้งานทางกลไกซึ่งมักจะหนักและซับซ้อนในการใช้งาน Rui Wu จาก School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering ของแมนเชสเตอร์ กล่าวว่า นอกจากการออกแบบให้มีน้ำหนักเบาแล้ว ต้นแบบยังเป็น "การควบคุมตนเอง" อีกด้วย ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีเครื่องจักรเพิ่มเติม ช่วยลดน้ำหนักของยานอวกาศให้ดียิ่งขึ้น และทำให้การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการกู้คืนชิ้นส่วนจรวดมีต้นทุนต่ำ เขากล่าวว่า "ยานอวกาศสำหรับภารกิจในอนาคตจะต้องมีขนาดใหญ่และหนักกว่าที่เคยเป็นมา ซึ่งหมายความว่าแผ่นกันความร้อนจะใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เกินกว่าจะจัดการได้" เพื่อตอบสนองความต้องการนี้ Wu และทีมของเขาได้พัฒนาแผ่นกันความร้อนที่ยืดหยุ่นซึ่งมีรูปร่างเหมือนกระโปรงและหมุนเหมือนเมล็ดมะเดื่อ ดาวเคราะห์ที่มีชั้นบรรยากาศ เช่น โลกและดาวอังคาร อนุญาตให้ยานอวกาศใช้การลากตามหลักอากาศพลศาสตร์เพื่อชะลอความเร็ว และการออกแบบต้นแบบใช้สิ่งนี้เพื่อให้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ “สิ่งนี้คล้ายกับการดำน้ำบนกระดานสูง ซึ่งแรงลากจากน้ำจะทำให้ร่างกายของคุณช้าลงก่อนที่จะถึงก้นสระ” วูอธิบาย การเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกอย่างรวดเร็วทำให้เกิดความร้อนสูง - มากกว่า 10,000 ?C - ซึ่งอากาศรอบ ๆ ยานอวกาศ สามารถเผาไหม้เป็นพลาสมา สำหรับการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอย่างปลอดภัย ยานอวกาศจำเป็นต้องมีส่วนหน้าหรือเกราะป้องกันที่ทนความร้อนสูง รวมถึงรูปทรงแอโรไดนามิกที่สร้างแรงต้าน อย่างไรก็ตาม ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารนั้นบางมาก ซึ่งแตกต่างจากโลก “ถ้าการกลับโลกเป็นเหมือนการดำดิ่งลงไปในน้ำผึ้งข้น การเข้าสู่ดาวอังคารก็เหมือนการดำดิ่งลงไปในน้ำ” วูกล่าว ในการบรรทุกอุปกรณ์หนักและนักบินอวกาศ จำเป็นต้องมีพื้นที่ลากสูง เมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกหรือดาวอังคาร ยานอวกาศต้องการเกราะป้องกันที่ออกแบบมาอย่างดีเพื่อหลีกเลี่ยงการเผาไหม้ สร้างแรงต้าน และรองรับน้ำหนักบรรทุกหนัก การออกแบบของ Wu สามารถแก้ปัญหาทั้งสองประเด็นได้ ต้นแบบทำจากวัสดุที่ยืดหยุ่นซึ่งช่วยให้จัดเก็บบนยานอวกาศได้ง่าย วัสดุนี้แม้ว่าจะพับได้ แต่ก็แข็งแรงและทนทานต่ออุณหภูมิสูง โล่ยังถูกเย็บตามรูปแบบพิเศษที่ช่วยให้สามารถหมุนขึ้นระหว่างการบิน ทำให้เกิดแรงเหวี่ยง Wu เห็นว่าการออกแบบของเขาช่วยในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในอวกาศและภารกิจกู้ภัยในอนาคต เขากล่าวเสริมว่า: "มีการวิจัยในอวกาศมากขึ้นเรื่อยๆ แต่โดยปกติแล้วจะมีราคาแพงมาก และอุปกรณ์ต้องใช้ร่วมกับยานลำอื่น "เนื่องจากต้นแบบนี้มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นเพียงพอสำหรับใช้กับดาวเทียมขนาดเล็ก การวิจัยจึงสามารถทำได้ง่ายขึ้นและราคาถูกลง แผงกันความร้อนยังช่วยประหยัดต้นทุนในภารกิจการกู้คืน เนื่องจากแรงต้านสูงช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงที่เผาไหม้เมื่อกลับเข้ามาใหม่ "