3D-MAT, et termisk beskyttelsesmateriale til Artemis-generationen

Det 3-dimensionelle multifunktionelle ablative termiske beskyttelsessystem (3D-MAT) er et termisk beskyttelsesmateriale udviklet som en kritisk komponent i Orion, NASAs nyeste rumfartøj bygget til menneskelige dybe rummissioner. Den er i stand til at opretholde et højt styrkeniveau, mens den udholder ekstreme temperaturer under genindtræden i Jordens atmosfære ved slutningen af ​​Artemis-missioner til månen.

3D-MAT er blevet et essentielt stykke teknologi for NASA's Artemis-kampagne, der vil etablere grundlaget for langsigtet videnskabelig udforskning på månen og forberede sig på menneskelige ekspeditioner til Mars, til gavn for alle.

3D-MAT-projektet opstod fra et teknisk problem i tidlige designs af Orion-rumfartøjet. Kompressionspuden - forbindelsesgrænsefladen mellem besætningsmodulet, hvor astronauterne opholder sig, og servicemodulet, der bærer strøm, fremdrift, forsyninger og mere - udviste problemer under Orions første testflyvning, Exploration Flight Test-1, i 2014.

NASA-ingeniører indså, at de var nødt til at finde et nyt materiale til kompressionspuden, der kunne holde disse forskellige komponenter i Orion sammen, mens de modstod de ekstremt høje temperaturer ved atmosfærisk genindtræden. Brug af en 3D-vævning til NASA-varmeskjoldmaterialer var blevet undersøgt, men efter at behovet for et nyt materiale til kompressionspuden blev opdaget, eskalerede udviklingen hurtigt.

Dette førte til udviklingen af ​​3D-MAT, et materiale vævet med kvartsgarn og cyanatesterharpiks i et unikt tredimensionelt design. Det anvendte kvartsgarn er som en mere avanceret version af den glasfiberisolering, du måske har på dit loft, og harpiksen er i det væsentlige en højteknologisk lim. Disse off-the-shelf flymaterialer blev valgt for deres evne til at bevare deres styrke og holde varmen ude ved ekstremt høje temperaturer.

3D-MAT er vævet sammen med en specialiseret væv, som pakker garnene tæt sammen, og derefter sprøjtet med harpiks ved hjælp af en unik trykproces. Resultatet er et højtydende materiale, der er ekstremt effektivt til at bevare styrken, når det er varmt, samtidig med at det isolerer varmen fra det rumfartøj, det beskytter.

Inden for tre år gik 3D-MAT fra et tidligt koncept til et veludviklet materiale og er nu blevet integreret i NASAs flagskib Artemis-kampagne. Brugen af ​​3D-MAT i Orion-rumfartøjets kompressionspude under den vellykkede Artemis I-mission demonstrerede materialets væsentlige rolle for NASA's menneskelige rumflyvningsindsats.

Denne udvikling blev muliggjort inden for så kort tid på grund af teamets samarbejde med små virksomheder, herunder Bally Ribbon Mills, som udviklede vævningsprocessen, og San Diego Composites, som udviklede harpiksinfusionsproceduren sammen med NASA.

Holdet bag udviklingen vandt NASA's Invention of the Year Award, en prestigefyldt ære, der anerkender, hvor vigtig 3D-MAT var for den succesrige Artemis-flyvning, og hvor betydningsfuld den er for NASAs fremtidige Artemis-missioner. Det anerkendte opfinderteam omfatter Jay Feldman og Ethiraj Venkatapathy fra NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley, Curt Wilkinson fra Bally Ribbon Mills og Ken Mercer fra Dynovas.

3D-MAT har også applikationer ud over NASA. Materialebehandlingsegenskaber, der er aktiveret af 3D-MAT, har ført til andre produkter såsom strukturelle dele til Formel 1-racerbiler og raketmotorkabinetter. Adskillige potentielle anvendelser af 3D-MAT i kommercielle rumfartskøretøjer og forsvar er ved at blive evalueret baseret på dets egenskaber og ydeevne.

Leveret af NASA