Det er ingen hemmelighet at NASA oppsøker private romentreprenører for å bidra til å få noen av sine nåværende planer ut i livet. Mot det slutten deltok NASA og SpaceX i et enestående datadelingsprosjekt som vil være til fordel for begge deler.
Prosjektet skjedde 21. september da NASA og den amerikanske marinen, etter flere forsøk, brukte en serie IR-sporingskameraer for å fange opp bilder av en av SpaceXs Falcon 9 gjenbrukbare raketter under flukt. Kameraene registrerte raketten da motoren i andre trinn antente, og første trinn, etter å ha løsrevet og falt bort, reignerte motorene sine til å senke seg tilbake til jorden for et null-g touchdown på havoverflaten.
De resulterende dataene blir delt mellom de to partene og vil være til fordel for begge deler.
For SpaceX kommer fordelen i form av detaljert informasjon som NASA gir om temperaturer og aerodynamisk belastning på Falcon 9-raketten, noe som vil hjelpe dem i deres forsøk på å utvikle et gjenbrukbart raketsystem. For NASA får ingeniører en sjanse til å samle inn data om supersonisk retro-fremdrift som en dag kan hjelpe dem til å senke massiv, tonn tonn nyttelast på overflaten av Mars.
"Fordi teknologiene som kreves for å lande store nyttelaster på Mars er betydelig annerledes enn de som brukes her på jorden, er investering i disse teknologiene kritiske," sier Robert Braun, hovedetterforsker for NASAs Propulsive Descent Technologies (PDT) -prosjekt og professor ved Georgia Institute of Technology i Atlanta. Han er også NASAs tidligere teknolog. “Dette er det første datasikkerheten til et rakettsystem som skyter inn i sin kjøreretning mens du kjører i supersoniske hastigheter under Mars-relevante forhold. Analyse av dette unike datasettet vil gjøre det mulig for systemingeniører å hente ut viktige leksjoner for anvendelse og infusjon av supersonisk retro-fremdrift i fremtidige NASA-oppdrag. ”
Supersonic retro-fremdrift betyr i utgangspunktet å generere supersonisk skyvekraft til å felle hastighet etter atmosfærisk inntreden. Ved siden av aerobraking er dette et av de foreslåtte måtene å lande tungt utstyr og naturtyper på Mars.
Braun er absolutt ikke fremmed for konseptet. Etter at han kom tilbake til Georgia Tech, jobbet Braun - en spesialist i entry, descent and landing (EDL) - sammen med ingeniører fra universitetet og forskjellige NASA-sentre for å utvikle et forslag til et program for å teste dette konseptet.
På det tidspunktet avviste NASAs Space Technology Mission Directorate (STMD) planen for å være for dyr, men byrået trenger fortsatt en måte å lande nyttelast på over 20 tonn om noen gang ønsker å montere en menneskelig ekspedisjon til Mars. Og gitt at det foreslåtte oppdraget skal finne sted innen de neste 16 årene, jo mer informasjon de innhenter nå, jo bedre.
I dybden: Mars Landing Approach: Problemene med å lande store nyttelaster på overflaten til Mars
Derav beslutningen om å samarbeide med SpaceX. I utgangspunktet inngikk PDT-prosjektet en avtale om å bruke luftbårne infrarøde bildeteknikker - utviklet for å studere romfergen i flukt etter Columbia-ulykken - for å samle inn data om den supersoniske retro-fremdriften SpaceX bruker for tiden for sin gjenbrukbare lanseringskjøretøysutvikling.
Denne typen samarbeid er uten presedens, og som Braun fortalte Space Magazine via e-post, kommer begge deltagerne enormt til gode:
“Dette er det første datasikkerheten til et rakettsystem som skyter inn i sin kjøreretning mens du kjører i supersoniske hastigheter under Mars-relevante forhold. Synergien mellom NASAs interesse for å forbedre Mars inngang, nedstigning og landingsevne og Space Xs interesse og eksperimentelle drift av et gjenbrukbart romtransportsystem ga en unik mulighet til å skaffe disse dataene til lave kostnader. Analyse av dette unike datasettet vil gjøre det mulig for systemingeniører å hente ut viktige leksjoner for infusjon av supersonisk retropropulsjon til fremtidige NASA-oppdrag som en dag kan senke store nyttelaster til Mars-overflaten mens de gir SpaceX teknisk innsikt for å fremme utviklingen av en gjenbrukbar romtransport system."
Etter mislykkede forsøk på å avbilde raketten på to tidligere oppdrag - 18. april og 14. juli - lyktes prosjektet med CRS-4-flyvningen 21. september. NASA ble lansert om natten og stolte på to fly - en WB-57 og en NP-3D Orion - utstyrt med IR-sensorer i midten av bølgen for å dokumentere re-entry of the first stage.
Det første trinnet er den delen av raketten som antennes ved sjøsetting og brenner gjennom rakettens oppstigning til den går tom for drivmiddel, og på det tidspunktet blir den kastet fra det andre trinnet og kommer tilbake til Jorden. Det var under sin retur, eller nedstigning, at NASA tok infrarøde og høydefinisjonsbilder av høy kvalitet og overvåket endringer i røykrommet når motorene ble slått av og på.
Se videoen av opptakene:
For NASA kom perioden med den mest relevante flyturen for fremtidige operasjoner over Mars da den første etappen reiste på omtrent Mach 2 rundt 30 000 - 45 000 meter over overflaten. De to midtbølgene IR-sensorene - montert i en nesepute på WB-57 og internt på NP-3D - var omtrent 60 nautiske mil fra raketten da den reignerte motorene sine for supersonisk retro-fremdrift.
Dette produserte råbilder der scenen var 1 pixel bred og 10 piksler lang, men etterfølgende forbedring av spesialister ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory forbedret oppløsningen dramatisk.
"NASAs interesse for å bygge Mars-inngang, nedstignings- og landingsevne og SpaceXs interesse og eksperimentelle drift av et gjenbrukbart romtransportsystem muliggjorde innsamling av disse dataene til lave kostnader, uten å stå opp for et eget flyprosjekt," sa Charles Campbell, PDT prosjektleder ved NASAs Johnson Space Center i Houston.
Ingeniører ved NASA og SpaceX korrelerer nå dataene med selskapets telemetri fra 21. september Falcon 9-lanseringen av en Dragon-lastebærer til den internasjonale romstasjonen for å lære nøyaktig hva kjøretøyet gjorde med tanke på motorskyting og manøvrering da det genererte signaturene samlet av flyet.
