肯塔基大学斯坦利和卡伦·皮格曼工程学院的研究人员通过改进美国宇航局阿尔忒弥斯计划的隔热罩，走在了提高太空旅行安全性和可靠性的前沿。
这些关键部件可以保护宇航员免受航天器重返地球大气层时产生的极端高温。
本月早些时候，美国宇航局宣布，计划于2026年4月发射阿尔忒弥斯2号，这是自阿波罗时代以来首次载人登月任务。这项任务标志着太空探索的一个重要里程碑，由机械和航空航天工程系的教职员工和学生组成的团队进行的创新隔热研究直接支持。
航空航天工程教授兼肯塔基太空资助联盟和NASA EPSCoR项目主任Alexandre Martin博士说：“成为Artemis的一部分是一个巨大的机会。“我们很自豪我们在隔热技术方面的工作有助于确保宇航员的安全和太空探索的成功。”
调查阿尔忒弥斯一号隔热罩的挑战
作为公告的一部分，美国宇航局还公布了一项为期两年的调查结果，该调查是对阿尔忒弥斯号首次飞行中意外的隔热板问题进行的。
阿尔忒弥斯1号是猎户座飞船和太空发射系统（SLS）火箭的一次无人试飞，于2022年11月16日在肯尼迪航天中心发射。这次任务将“猎户座”号送入月球并返回地球，在那里它重新进入大气层，在隔热罩的保护下溅落在太平洋上。
然而，在重返大气层的过程中，隔热层材料的一小部分丢失，表明部分失效。由美国国家航空航天局领导的一项全国性调查显示，这一问题源于隔热罩内的气体积聚。由于气体在重返大气层的过程中膨胀，它们导致了材料的碎片脱落。
英国研究人员在这项调查中发挥了关键作用——合作开展了广泛的飞行后测试活动和猎户座航天器隔热罩的材料特性研究。
Martin解释说：“了解这些故障发生的原因至关重要。“通过确定材料中气体膨胀的作用，我们已经能够为改进未来的设计提供有价值的数据。”
英国的作用：改进隔热测试，致力于推进太空探索
为了解决这个问题，英国研究人员专注于测试一种名为Avcoat的隔热材料的渗透性——气体通过微观孔隙的难易程度。
机械与航空航天工程系教授Michael Renfro博士设计了一种专门的设备来测量脆弱样品的渗透率，而同一系的助理教授Savio Poovathingal博士则创造了从三维成像中提取孔隙度数据的工具。
“这些创新的方法已经广泛应用于分析各种隔热材料。我们独特的设备是用来测量这些复杂材料内部的流量和压力的。”Renfro继续说道。“我们开发的工具不仅对阿尔忒弥斯任务至关重要，而且在隔热板研究中也有更广泛的应用。”
“隔热板结构的复杂性需要创新的方法来准确地成像其孔隙度。通过结合我们在机械和航空航天工程方面的专业知识，我们能够开发出更精确地理解隔热材料的技术，”Poovathingal补充道。“这项研究有可能提高太空探索中使用的材料的耐用性和效率，为阿尔忒弥斯之外的进步铺平道路。”
阿尔忒弥斯计划代表了美国宇航局推进人类太空探索的承诺，肯塔基州的贡献强调了该州在实现这些目标方面的作用。
在这里了解更多关于美国宇航局阿尔忒弥斯计划的信息。
Pigman工程学院自2011年以来一直与NASA合作进行隔热板研究。
机械和航空航天工程系的教员在计算建模、流体动力学和实验室实验方面拥有专业知识，研究对高超音速飞行至关重要的物理过程，如烧蚀、热解和渗透性。
除了与美国国家航空航天局合作外，英国研究人员还开发并多次在太空中飞行再入太空舱，以收集有关再入条件的宝贵数据。他们的专业知识超出了NASA的合作伙伴关系，因为他们与国防部、欧洲航天局和国际学术界合作进行了热防护系统（TPS）和高超音速研究。
通过这些努力，学院还强调教育和劳动力发展，培养各个层次的学生-从本科研究人员到博士候选人和博士后-为航空航天技术的进步做出贡献。
这项研究得到了美国国家航空航天局（NASA）通过刺激竞争研究的既定计划（EPSCoR）的支持，奖励号码为80NSSC22M0034和80NSSC22M0174，授予肯塔基大学。
本材料基于NASA资助的80NSSC21K0286、80NSSC21K1117和80NSSC20M0047项目。本材料中表达的任何观点、发现、结论或建议均为作者的观点，并不一定反映美国国家航空航天局的观点。
