学生建造的太空舱经受住了重返大气层的高温，为 NASA 科学研究做出贡献

2024 年 7 月，作为第二次肯塔基重返大气层探测器实验 (KREPE-2) 的一部分，五个学生建造的太空舱经受住了重返大气层的酷热。科学家们目前正在分析 KREPE-2 实验的数据，这可能会推动隔热罩的研发，以保护返回地球的航天器。

此次任务旨在在真实的重返大气层条件下测试各种隔热罩原型，以了解它们的性能。这些实验舱由肯塔基大学的学生建造，并由 NASA 的 STEM 参与办公室下属的 NASA既定竞争性研究促进计划(EPSCoR) 资助，在下降过程中均经受住了 4,000 多华氏度的高温。

这些足球大小的太空舱在火热的旅程中还通过铱星网络成功传输了宝贵的数据。它们提供的大量信息目前正在进行分析，以考虑当前和未来的航天器设计，并改进未来实验的设计。

“这些数据以及用于获取数据的仪器可帮助 NASA 设计和评估用于往返太空运送机组人员和货物的现有和新型航天器的性能，”NASA 休斯顿约翰逊航天中心热防护系统高级学科专家斯坦·布斯洛格 (Stan Bouslog) 说，他担任该机构的该项目技术监督员。

勇敢尝试：在火热的下降过程中保持沟通

布斯洛格说：“对热防护系统进行‘像飞行一样测试’的唯一方法是让它在实际的高超音速大气层飞行中飞行。”

2024 年 1 月，这些独立太空舱与其他货物一起搭载在无人驾驶的诺斯罗普·格鲁曼天鹅座飞船上发射，准备运往国际空间站。7 月 12 日，当这艘轨道实验室飞过南大西洋上空时，这艘货运飞船与空间站分离。当天鹅座飞船在重返大气层时开始按计划解体时，KREPE-2 太空舱探测到信号（温度峰值或加速度），开始记录数据，并从飞船中释放出来。当时，它们以每小时约 16,000 英里的速度在约 180,000 英尺的高度飞行。

肯塔基大学的学生团队和顾问们密切观察并等待了解太空舱的状况。

当太空舱穿过大气层时，一组人从南太平洋库克群岛附近的飞机上观察，他们在那里跟踪天鹅座飞船的返回。这次飞行是与澳大利亚昆士兰州图文巴的南昆士兰大学和德国斯图加特的斯图加特大学合作安排的。肯塔基大学机械和航空航天工程教授、实验首席研究员亚历山大·马丁也参加了这次飞行。

“我们飞到接近重返大气层的轨道进行科学测量，”马丁说，并补充说他们使用多台摄像机和光谱仪观察重返大气层的过程。“我们现在对天鹅座飞船解体事件以及舱室释放有了更深入的了解。”

与此同时，肯塔基大学高超音速研究所的成员聚集在大学里，观看 KREPE-2 数据通过电子邮件发来的过程。五架火箭在飞向地球时都成功传达了飞行状况。

“提取数据并进行分析需要时间，”马丁说。“但最大的成就是每个太空舱都发送了数据。”

肯塔基大学学生团队成员已开始分析数据，以数字方式重建传输时的飞行环境，为未来的计算机建模和隔热罩设计提供关键见解。

助力学生成功

此次任务以 2022 年 12 月进行的 KREPE-1 任务的成果为基础。在那次实验中，两个太空舱在重返地球大气层时记录了温度测量值，并将数据传回地面。

KREPE-2 重返大气层期间收集的大量数据集包括隔热罩测量数据（例如温度）以及飞行数据（包括压力、加速度和角速度）。该团队还成功测试了一台光谱仪，该光谱仪可提供太空舱前冲击波的光谱数据。

“KREPE-1 确实证明了我们可以做到，”马丁说。“对于 KREPE-2，我们希望全面检测这些胶囊，看看我们能学到什么。”

KREPE-3 目前预计于 2026 年进行。

正在进行的项目为肯塔基大学学生团队（从本科生到博士生）为航天技术创新做出贡献提供了宝贵的机会。

“这项工作完全由学生完成：制造、运行模拟、处理所有 NASA 审查以及进行所有测试，”马丁说。“当然，我们在那里进行监督，但始终是学生让这些任务成为可能。”