Det er ingen hemmelighed, at NASA opsøger private rumentreprenører for at hjælpe med at bringe nogle af sine nuværende planer til udførelse. Mod dette mål deltog NASA og SpaceX i et hidtil uset datadelingsprojekt, der gavner begge dele.
Projektet fandt sted den 21. september, da NASA og U.S. Navy efter flere forsøg brugte en række IR-sporingskameraer til at fange optagelser af en af SpaceXs Falcon 9-genanvendelige raketter under flyvning. Kameraerne optog raketten, da motoren i anden fase antændes, og den første fase, efter at have løsnet og faldet væk, genindrangerede sine motorer til at sænke sig tilbage til Jorden for et nul-g touchdown på havoverfladen.
De resulterende data deles mellem de to parter og vil være til gavn for dem begge.
For SpaceX kommer fordelen i form af detaljerede oplysninger, som NASA giver om temperaturer og aerodynamisk belastning på Falcon 9-raket, hvilket vil hjælpe dem i deres bestræbelser på at udvikle et genanvendeligt raketsystem. For NASA får ingeniører en chance for at indsamle data om supersonisk retro-fremdrift, som måske en dag kan hjælpe dem med at sænke massiv, fler-ton nyttelast på Mars's overflade.
"Fordi de teknologier, der kræves for at lande store nyttelast på Mars, er markant forskellige end dem, der bruges her på Jorden, er investering i disse teknologier kritisk," sagde Robert Braun, hovedundersøger for NASAs Propulsive Descent Technologies (PDT) -projekt og professor ved Georgia Institute of Technology i Atlanta. Han er også NASAs tidligere teknolog. ”Dette er det første højsikkerhedsdatasæt i et raketsystem, der skyder i dens kørselsretning, mens man kører med supersoniske hastigheder under Mars-relevante forhold. Analyse af dette unikke datasæt vil give systemingeniører mulighed for at udtrække vigtige lektioner til anvendelse og infusion af supersonisk retro-fremdrift i fremtidige NASA-missioner. ”
Supersonic retro-fremdrift betyder dybest set at generere supersonisk tryk til kastehastighed efter atmosfærisk indrejse. Ved siden af aerobraking er dette et af de foreslåede midler til landing af tungt udstyr og levesteder på Mars.
Braun er bestemt ikke fremmed for konceptet. Efter at have vendt tilbage til Georgia Tech, arbejdede Braun - en specialist i indrejse, nedstigning og landing (EDL) - med ingeniører fra universitetet og forskellige NASA-centre for at udvikle et forslag til et program til flyvetest af dette koncept.
På det tidspunkt afviste NASAs Space Technology Mission Directorate (STMD) planen for at være for dyr, men agenturet har stadig brug for en måde at lande nyttelast på over 20 ton, hvis det nogensinde vil montere en menneskelig ekspedition til Mars. Og i betragtning af at den foreslåede mission forventes at finde sted inden for de næste 16 år, jo mere information de får nu, desto bedre.
Dybde: Mars-landingsmetoden: Problemer med landing af store nyttelast på Mars 'overflade
Derfor beslutningen om at samarbejde med SpaceX. Grundlæggende indgik PDT-projektet en aftale om at bruge luftbårne infrarøde billeddannelsesteknikker - udviklet til at studere rumfærgen under flugt efter Columbia-ulykken - for at indsamle data om den supersoniske retro-fremdrift, SpaceX i øjeblikket bruger til sin genanvendelige udvikling af lanceringskøretøjer.
Denne form for samarbejde er uden præcedens, og som Braun fortalte Space Magazine via e-mail, er det til gavn for begge deltagere enormt:
”Dette er det første højsikkerhedsdatasæt i et raketsystem, der skyder i dens kørselsretning, mens man kører med supersoniske hastigheder under Mars-relevante forhold. Synergien mellem NASAs interesse i at forbedre dens Mars-indrejse, afstamning og landingskapacitet og Space Xs interesse og eksperimentelle drift af et genanvendeligt rumtransportsystem gav en unik mulighed for at få disse data til lave omkostninger. Analyse af dette unikke datasæt vil give systemingeniører mulighed for at udtrække vigtige lektioner til infusion af supersonisk retropropulsion til fremtidige NASA-missioner, der en dag kan sænke store nyttelast til Marsoverfladen, samtidig med at SpaceX får teknisk indsigt for at fremme sin udvikling af en genanvendelig rumtransport system."
Efter mislykkede forsøg på at afbilde raketten ved to tidligere missioner - 18. april og 14. juli - lykkedes projektet med CRS-4-flyvningen 21. september. NASA blev lanceret om natten og stolede på to fly - en WB-57 og en NP-3D Orion - udstyret med mid-wave IR-sensorer til at dokumentere genindtræden af rakets første fase.
Den første fase er den del af raketten, der antændes ved lanceringen og brænder gennem raketens opstigning, indtil den løber tør for drivmiddel, på hvilket tidspunkt den kasseres fra anden fase og vender tilbage til Jorden. Det var under dens tilbagevenden eller nedstigning, at NASA fangede infrarøde og high definition-billeder af kvalitet og overvågede ændringer i røgstrømmen, da motorerne blev tændt og slukket.
Se videoen af optagelserne:
For NASA kom den flyveperiode, der var mest relevant for fremtidige operationer over Mars, da den første etape rejste omkring Mach 2 omkring 30.000 - 45.000 meter (100.000-150.000 fod) over overfladen. De to midtbølger IR-sensorer - monteret i en næsehule på WB-57 og internt på NP-3D - befandt sig omkring 60 sømil fra raketten, da den genindstillede sine motorer til supersonisk retro-fremdrift.
Det producerede rå billeder, hvor scenen optrådte 1 pixel bred og 10 pixels lang, men efterfølgende forbedring af specialister ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory forbedrede opløsningen dramatisk.
"NASAs interesse i at opbygge vores Mars indrejse, afstamning og landing kapacitet og SpaceXs interesse og eksperimentelle drift af et genanvendeligt rumtransportsystem muliggjorde erhvervelse af disse data til lave omkostninger uden at stå et eget eget flyprojekt op," sagde Charles Campbell, PDT-projektleder ved NASAs Johnson Space Center i Houston.
Ingeniører hos NASA og SpaceX korrelerer nu disse data med virksomhedens telemetri fra den 21. september Falcon 9-lancering af en Dragon-lastbil til den Internationale rumstation for at lære præcist, hvad køretøjet gjorde med hensyn til motorskydning og manøvrering, da det genererede underskrifterne indsamlet af flyet.
