Návratové pouzdro Expert se těší na křest ohněm

Klapka společně se sadou měřících senzorů se má zúčastnit mise ESA Expert (European Experimental Reentry Testbed): kapsle s tupou přídí, která bude vystřelena na hranici vesmíru příští jaro na palubě ruské rakety Volna. Získá tak data o vstupu do atmosféry rychlostí kolem 5 km/s.

Pouzdro Expert nese experimentální boční klapky, které by měly napovědět, jak by bylo možné řídit let větších návratových zařízení ESA jako je třeba připravované IXV (Intermediate eXperimental Vehicle). To má startovat v roce 2013.

„Klapka bude vybavena pestrou paletou přístrojů včetně kamer, tlakových senzorů nebo ultrafialového spektrometru, aby získala co nejvíce informací o dvou nejžhavějších minutách z patnáctiminutového letu Expertu,“ vysvětluje projektový vědec mise Expert Jan Thoemel.

„Přitom si před letem potřebujeme prakticky ověřit, že toto zařízení bude pracovat tak, jak se očekává, stejně jako potřebujeme zjistit, zdali jsou naše matematické modely správné. Což znamená vytvořit přímo na zemi podmínky atmosférického návratu.“

Jedním z několika mála míst na světě, kde je něco podobného možné, je plazmový aerodynamický tunel Scirocco v italském městě Capua nedaleko Neapole.

Scirocco, který je pojmenovaný po horkém středomořském větrném proudění a který provozuje letecko-kosmické výzkumné středisko CIRA, má k dispozici celou řadu technik, jak dosáhnout požadovaných podmínek. Zvláště jde o obloukový ohřívač, který je schopen proměnit vzduch ve žhnoucí plazmu a následně ji nechat vysokými rychlostmi proudit skrze dvoumetrový tunel.

Zařízení je schopno dosáhnout teploty až 10 tisíc stupňů Celsia z příkonu elektrické energie 38 MW: vytvořená plazma dosahuje sedminásobku rychlosti zvuku a rozžhavuje klapky až na 1200 ºC.

Testovací klapky, které jsou identické s letovou verzí, jsou vyrobené z tepelně vysoce odolných keramických materiálů. Přístrojové vybavení kromě jiného tvoří miniaturní infračervená kamera od švýcarské společnosti RUAG Space Switzerland a tlakové plus teplotní senzory dodané německým letecko-kosmickým střediskem DLR a firmou CIRA.

„Po letech příprav jsme uskutečnili čtyři zkušební testy 13. dubna, během nichž jsme klapky vystavili výrazně vyššímu namáhání, než jaké na ně čeká během letu na palubě pouzdra Expert,“ vysvětluje Jan Thoemel.

„Během každého testu jsme dosáhli 1,75násobku tepelného namáhání očekávaného při letu – kumulovaná zátěž během celého zkušebního dne pak představovala sedminásobek tepelného namáhání, kterému budou klapky vystaveny za letu.“

„Navzdory tomu naše přístroje pracovaly precizně, a byly tak kvalifikovány pro reálný let.“

„V následujících měsících jsme srovnávali data získaná během testu s našimi počítačovými modely, abychom odhalili případné nepřesnosti a chyby, kterých jsme se při návrhu mohli dopustit. Tím zároveň zpřesňujeme naše dynamické modely, které jsme aktuálně použili právě pro návrh pouzdra Expert.“

Výstavba zařízení Scirocco byla realizována jako společný projekt ESA a italského Ministerstva pro školství a výzkum, přičemž poprvé se spustilo v březnu 2001. Scirocco potřebuje pro svůj aktivní provoz elektrickou energii odpovídající spotřebě menšího městečka.

Zařízení je využíváno zájemci z celého světa. Jeho operátor CIRA přitom hraje významnou roli právě v projektu Expert.

„Zkušební kampaň byla sama o sobě velkou výzvou, protože nás velmi přiblížila k samým hranicím možností tohoto zařízení,“ vysvětluje Giulano Marino z CIRA.

„Než jsme přistoupili k vlastnímu testování, museli jsme instalovat mnoho nových součástí a ty podrobit důkladnému testování. Dosažené výsledky ale hovoří samy za sebe.“

Testování v zařízení Scirocco je financováno skrze program základního technologického výzkumu ESA (Basic Technology Research Programme). Jeho cílem je podporovat vývoj nových technologií.

Pouzdro Expert ponese zhruba 150 rozličných senzorů, čidel a přístrojů, se připravuje k letu během jara 2012. Vypuštěno bude raketou z paluby ruské ponorky a zachráněno má být v oblasti Kamčatky.