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Jul 19, 2023

Dettagli del vincitore CIF 2011

Per l'elenco completo dei vincitori, visitare: https://www.nasa.gov/ames-cct/cif/cif-archive Il riscaldamento radiativo durante il rientro diventa molto significativo man mano che i veicoli diventano più grandi ed entrano ad alta velocità. IL

Per l'elenco completo dei vincitori, visitare:https://www.nasa.gov/ames-cct/cif/cif-archive

Il riscaldamento radiativo durante il rientro diventa molto significativo man mano che i veicoli diventano più grandi ed entrano ad alta velocità. Le specificità della radiazione dipendono dalle caratteristiche del veicolo, dalla velocità e dall'atmosfera. Il riscaldamento radiativo si verifica molto presto durante il rientro e a lunghezze d'onda specifiche, a seconda dell'atmosfera. I sistemi di protezione termica in grado di gestire tali flussi di calore possono essere molto pesanti. Un'alternativa è realizzare uno scudo termico in grado di riflettere la radiazione. Un approccio alla riflessione delle radiazioni avviene attraverso gli effetti fotonici. Gli effetti fotonici si basano su strutture ordinate della stessa dimensione della radiazione e, sebbene sia possibile fabbricare tali strutture, attualmente è dispendioso in termini di tempo e denaro.

Un approccio alternativo consiste nell’utilizzare le strutture ordinate presenti in natura per realizzare materiali che possano essere utilizzati per riflettere le radiazioni. Questo progetto sta esplorando questo approccio alla formazione di materiali che riflettono le radiazioni.

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I tradizionali veicoli spaziali per l'imaging sono fissati in orbite specifiche e può essere costoso riorientarli o richiedere un lungo tempo di sviluppo prima del lancio. Al contrario, i piccoli veicoli spaziali che aderiscono allo standard CubeSat possono essere costruiti molto più rapidamente e raggiungere l’orbita come carico utile secondario su un’ampia gamma di veicoli di lancio.

Nonostante il loro ampio utilizzo all’interno delle comunità universitarie e scientifiche, il potenziale unico offerto dai nanosatelliti per applicazioni di imaging di alta qualità, a basso costo e di rapida diffusione non è stato ancora realizzato con successo.

All’interno della comunità dei nanosatelliti sono state sviluppate numerose tecnologie chiave che includono propulsione, ADCS, sistemi di lancio e comunicazioni che consentono un’implementazione rapida e a basso costo, con capacità di posizionamento e orientamento di veicoli spaziali di precisione. Queste innovazioni integrate con un telescopio dispiegabile producono un sistema di imaging compatto con flessibilità di missione e prestazioni senza precedenti per una frazione del costo di un sistema di imaging standard.

La capacità di integrare un telescopio da 15-20 cm in un nanosatellite 6U dimostra l'applicabilità dei nanosatelliti per le applicazioni di scienza spaziale, operative ed esplorative che fino ad ora richiedevano piattaforme più grandi e mostra tecnologie ottiche integrate a basso costo. L'obiettivo di questo progetto è costruire strutture telescopiche da tavolo dispiegabili ad alta fedeltà. I prodotti di questo progetto includono: componenti ottici a bassa fedeltà per verificare e perfezionare l'implementazione; selezione e integrazione del materiale del parasole e del deflettore; validazione della rigidità e della ripetibilità del tubo reticolare del telescopio utilizzato per determinare i requisiti di collimazione; progettazione preliminare degli specchi primari e secondari e identificazione dei requisiti di tolleranza ottica e sconcertante.

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I materiali ablativi sono necessari per le missioni di rientro atmosferico più impegnative. Questi materiali sono spesso fibre di carbonio incorporate in una matrice polimerica fenolica. Ad alta temperatura, i fenoli subiscono la pirolisi dove il polimero viene trasformato in un solido di carbonio puro chiamato char. Attualmente non esiste una solida metodologia computazionale per la pirolisi che possa guidare il miglioramento dei materiali del sistema di protezione termica (TPS) o fare previsioni sulle prestazioni del TPS in condizioni operative.

Molte missioni della NASA, comprese le missioni con equipaggio su Marte, non sono possibili con gli attuali materiali ablativi. Questo progetto esaminerà diversi metodi computazionali per modellare la pirolisi dei fenoli per guidare/accelerare lo sviluppo di nuovi materiali e comprenderne il comportamento in condizioni operative.

La modellazione computazionale consentirà lo sviluppo rapido ed efficiente della prossima generazione di ablatori ad alte prestazioni, fondamentali per i veicoli di ingresso della NASA. La pirolisi dei polimeri fenolici, ad esempio, è un processo chimicamente reattivo fondamentale per il TPS ablativo, ma la chimica di base della pirolisi non è ben compresa. Una migliore comprensione (1) faciliterà la progettazione di nuovi materiali ablativi e (2) migliorerà i modelli di risposta dei materiali utilizzati per la progettazione dei TSP.