“إن رحلات أرتميس المبكرة هي حملة اختبار، وقد أتاح لنا اختبار رحلة أرتميس I الفرصة للتحقق من أنظمتنا في بيئة الفضاء العميق قبل إضافة الطاقم في المهام المستقبلية،” قال أميت كاشاتريا، نائب المدير المساعد، مكتب برنامج القمر إلى المريخ، مقر ناسا في واشنطن. “ساعدت التحقيقات المتعلقة بدرع الحرارة في ضمان فهمنا الكامل لسبب وطبيعة المشكلة، فضلاً عن المخاطر التي نطلب من طواقمنا تحملها عندما يغامرون بالذهاب إلى القمر.”

اتخذت الفرق نهجًا منهجيًا لفهم وتحديد السبب الجذري لمشكلة فقدان الفحم، بما في ذلك أخذ عينات مفصلة من درع الحرارة لأرتميس I، ومراجعة الصور والبيانات من المستشعرات على المركبة الفضائية، واختبارات شاملة وتحليل على الأرض.

خلال مهمة أرتيميس I، استخدم المهندسون تقنية الهبوط الموجي لإعادة أوريون إلى الأرض. توفر هذه التقنية المزيد من المرونة من خلال تمديد المدى الذي يمكن أن تحلقه أوريون بعد نقطة إعادة الدخول إلى موقع الهبوط في المحيط الهادئ. باستخدام هذه المناورة، انخفضت أوريون إلى الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض واستخدمت سحب الغلاف الجوي لتقليل سرعتها. ثم استخدمت أوريون الرفع الديناميكي الهوائي للكبسولة لتعود للخارج من الغلاف الجوي، ثم تعود للدخول من جديد للهبوط النهائي تحت المظلات للهبوط على الماء.

باستخدام بيانات استجابة مادة أفكووت من مهمة أرتميس I، تمكن فريق التحقيق من إعادة إنتاج بيئة مسار دخول أرتميس I — وهي جزء أساسي من فهم سبب المشكلة — داخل مرافق قوس النفاثات في مركز أبحاث ناسا في أيمز بولاية كاليفورنيا. وقد لوحظ أنه خلال الفترة بين الغوص في الغلاف الجوي، انخفضت معدلات التسخين، وتراكمت الطاقة الحرارية داخل مادة أفكووت الخاصة بدرع الحرارة. أدى ذلك إلى تراكم الغازات التي هي جزء من عملية التآكل المتوقعة. نظرًا لعدم وجود “نفاذية” في أفكووت، تزايد الضغط الداخلي، مما أدى إلى التشقق والتقشر غير المتساوي للطبقة الخارجية.

أجرت الفرق اختبارات أرضية شاملة لتكرار ظاهرة الانزلاق قبل مهمة أرتميس الأولى. ومع ذلك، تم الاختبار بمعدلات تسخين أعلى بكثير مما تعرضت له المركبة الفضائية أثناء الرحلة. سمحت معدلات التسخين العالية التي تم اختبارها على الأرض بتشكيل الكربون القابل للاختراق وتآكله كما هو متوقع، مما أدى إلى إطلاق ضغط الغاز. أبطأ التسخين الأقل حدة الذي لوحظ أثناء إعادة دخول أرتميس الأولى عملية تشكيل الكربون، بينما لا يزال يخلق غازات في طبقة الكربون. تراكم ضغط الغاز حتى نقطة تكسير طبقة أفكووت وإطلاق أجزاء من الطبقة المتفحمة. لقد مكنت التحسينات الأخيرة على منشأة نفث القوس من إعادة إنتاج بيئات الطيران المقاسة لمهمة أرتميس الأولى بدقة أكبر، بحيث يمكن عرض سلوك التكسير هذا في الاختبارات الأرضية.

بينما كانت مهمة أرتميس I بدون طاقم، أظهرت بيانات الرحلة أنه لو كان هناك طاقم على متنها، لكانوا في أمان. كانت بيانات درجة الحرارة من أنظمة وحدة الطاقم داخل الكابينة أيضاً ضمن الحدود و مستقرة في منتصف السبعينات فهرنهايت. أداء الدرع الحراري تجاوز التوقعات.

يفهم المهندسون كل من الظاهرة المادية والبيئة التي تتفاعل معها المواد خلال الدخول. من خلال تغيير المادة أو البيئة، يمكنهم التنبؤ بكيفية استجابة المركبة الفضائية. اتفقت فرق ناسا بالإجماع على أن الوكالة يمكن أن تطور مبررات رحلات مقبولة ستبقي الطاقم في أمان باستخدام الدرع الحراري الحالي لمهمة أرتميس II مع تغييرات تشغيلية على الدخول.

بعد فترة وجيزة من اكتشاف مهندسي ناسا للحالة على درع الحرارة الخاص بأرتيمس 1، بدأت الوكالة عملية تحقيق شاملة، تضمنت فريقاً متعدد التخصصات من الخبراء في أنظمة الحماية الحرارية، والديناميكا الهوائية الحرارية، والاختبار والتحليل الحراري، وتحليل الإجهاد، واختبار المواد وتحليلها، والعديد من المجالات التقنية ذات الصلة. كما تم إشراك مركز الهندسة والسلامة التابع لناسا لتوفير الخبرة الفنية بما في ذلك التقييم غير المدمر، والتحليل الحراري والهيكلي، وتحليل شجرة الأخطاء، ودعم الاختبارات الأخرى.

“لقد أخذنا عملية التحقيق في درع الحرارة لدينا على محمل الجد للغاية مع سلامة الطاقم كقوة دافعة وراء التحقيق”، قال هاورد هو، مدير برنامج أوريون، مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن. “كانت العملية شاملة. أعطينا الفريق الوقت اللازم للتحقيق في كل سبب محتمل، وعملوا بلا كلل لضمان فهمنا للظاهرة والخطوات اللازمة للتخفيف من هذه المشكلة في المهام المستقبلية.”

كان درع الحرارة لرحلة أرتيمس I مزودًا بأجهزة استشعار الضغط وأجهزة قياس الإجهاد والمزدوجات الحرارية في أعماق مختلفة من المواد القابلة للاحتراق. زادت البيانات من هذه الأجهزة من تحليل العينات الفيزيائية، مما سمح للفريق بالتحقق من النماذج الحاسوبية، وإنشاء إعادة بناء بيئية، وتوفير ملفات تعريف درجات الحرارة الداخلية، وإعطاء رؤى حول توقيت فقدان الكربنة.

تم إزالة حوالي 200 عينة من Avcoat من درع الحرارة في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في ألاباما للتحليل والفحص. قام الفريق بإجراء تقييم غير تدميري “لرؤية” داخل درع الحرارة.

كانت إحدى النتائج الأكثر أهمية من فحص هذه العينات هي أن المناطق المحلية من Avcoat القابلة للاختراق، التي تم تحديدها قبل الرحلة، لم تتعرض للتشقق أو فقدان الكربون. نظرًا لأن هذه المناطق كانت قابلة للاختراق في بداية الدخول، استطاعت الغازات الناتجة عن التآكل أن تتنفس بشكل كافٍ، مما أدى إلى القضاء على ضغط الهواء المتزايد، والتشقق، وفقدان الكربون.

أجرى المهندسون ثماني حملات اختبار حراري منفصلة بعد الرحلة لدعم تحليل السبب الجذري، حيث أكملوا 121 اختبارًا فرديًا. جرت هذه الاختبارات في منشآت ذات قدرات فريدة في جميع أنحاء البلاد، بما في ذلك منشأة التسخين الديناميكي في مجمع أرك-جيت في أيمز لاختبار ملفات التسخين الحملية مع غازات اختبار متنوعة؛ ومختبر تقييم المواد المقواة بالليزر في قاعدة رايت-باترسون الجوية في أوهايو لاختبار ملفات التسخين الإشعاعي وتوفير أشعة سينية في الوقت الفعلي؛ بالإضافة إلى منشأة التسخين التفاعلي في أيمز لاختبار ملفات التسخين المركبة الحملية والإشعاعية في الهواء على نطاق كامل.

أكمل خبراء الديناميكا الهوائية أيضًا حملتين لاختبار نفق الرياح فائق السرعة في مركز لانغلي للبحث التابع لوكالة ناسا في فرجينيا ومرافق اختبار الديناميكا الهوائية CUBRC في بوفالو، نيويورك، لاختبار مجموعة متنوعة من تكوينات فقدان الفحم وتعزيز النماذج التحليلية والتحقق منها. كما تم إجراء اختبارات النفاذية في كراتوس في ألاباما، وجامعة كنتاكي، وأيمز لمزيد من التعرف على حجم Avcoat العنصري ومساميته. كما استخدم المهندسون منشأة اختبار مصدر الضوء المتقدم، وهي منشأة علمية تابعة لوزارة الطاقة الأمريكية في مختبر لورانس بيركلي الوطني، لفحص سلوك التسخين لـ Avcoat على مستوى المجهري.

في ربيع عام 2024، أنشأت ناسا فريق مراجعة مستقل لإجراء مراجعة شاملة لعملية التحقيق في الوكالة، والنتائج، والاستنتاجات. قاد فريق المراجعة المستقل بول هيل، وهو قائد سابق في ناسا، حيث شغل منصب مدير رحلة مكوك الفضاء الرئيسي لبرنامج العودة إلى الطيران بعد حادث كولومبيا، وقاد مديرية عمليات المهمات في ناسا، وهو عضو حالي في اللجنة الاستشارية لسلامة الطيران التابعة للوكالة. حدثت المراجعة على مدى ثلاثة أشهر لتقييم حالة الدرع الحراري بعد الرحلة، وبيانات بيئة الدخول، واستجابة المواد الحرارية، وتقدم تحقيقات ناسا. اتفق فريق المراجعة مع نتائج ناسا بشأن السبب الفني للسلوك الفيزيائي للدرع الحراري.

معرفة أن نفاذية الـ Avcoat هي معلمة رئيسية لتجنب أو تقليل فقدان الكربون، تمتلك ناسا المعلومات الصحيحة لضمان سلامة الطاقم وتحسين أداء درع الحرارة الخاص بمهمة أرتميس المستقبلية. على مر تاريخها، تعلمت ناسا من كل واحدة من رحلاتها وأدخلت تحسينات على المعدات والعمليات. البيانات التي تم جمعها خلال رحلة الاختبار أرتميس I قدمت للمهندسين معلومات لا تقدر بثمن لإبلاغ التصاميم والتحسينات المستقبلية. بيانات أداء رحلة العودة القمرية وبرنامج تأهيل اختبار أرضي قوي تم تحسينه بعد تجربة رحلة أرتميس I تدعم تعزيزات الإنتاج لدرع حرارة أوريون. يتم إنتاج دروع حرارة مستقبلية لعودة أوريون من مهام الهبوط القمري أرتميس لتحقيق التوحيد وارتفاع مستمر في النفاذية. يتم حاليًا إكمال برنامج التأهيل جنبًا إلى جنب مع إنتاج المزيد من كتل Avcoat ذات النفاذية العالية في منشأة ميشود للتجميع التابعة لناسا في نيو أورلينز.

لمزيد من المعلومات حول حملة ناسا أرتيمس، قم بزيارة:

[[LINK4]]