Seit Beginn des Weltraumzeitalters wurden bei Trägerraketen erhebliche Fortschritte erzielt. Von einstufigen über mehrstufige Raketen und Raumflugzeuge bis hin zu wiederverwendbaren Trägerraketen sind wir sehr gut darin geworden, Nutzlasten in den Weltraum zu schicken. Aber wenn es um die Rückführung von Nutzlasten zur Erde geht, haben sich unsere Methoden nicht wirklich weiterentwickelt. Etwa siebzig Jahre später verlassen wir uns immer noch auf Luftreibung, Hitzeschilde und Fallschirme und landen mehr als oft auf See.
Glücklicherweise gibt es viele Lösungen, die die NASA und kommerzielle Raumfahrtunternehmen derzeit untersuchen. SpaceWorks Enterprises, Inc. (SEI) arbeitet beispielsweise derzeit an einem Orbitalabgabesystem, das als Reentry Device (RED)-Kapseln bekannt ist. Mit Unterstützung der NASA bereiten sie sich im Oktober auf einen Testlauf vor, bei dem eine ihrer Kapseln aus 30 km Höhe abgeworfen wird.
Spaceworks mit Sitz in Atlanta, Georgia, ist auf die Entwicklung modernster Luft- und Raumfahrttechnologie spezialisiert, von der frühen Designphase bis hin zu Rapid Prototyping und Flugdemonstration. Zu ihren Spezialgebieten gehören fortschrittliche Konzeptanalysen, Systems Engineering, Produktentwicklung und wirtschaftliche Beratung. Ihr Produktkatalog umfasst Technologien, die von mit dem Internet verbundenen Satellitensensoren und Raumfahrzeugen bis hin zu Hyperschall-Flugprüfständen und RED-Kapseln (Reentry Device) reichen.
Um ihre RED-Technologie zu entwickeln, die die ROT-25 und ROT-4U , SpaceWorks bereitet sich auf einen Falltest aus großer Höhe vor. Dies besteht darin, dass sie eine RED-4U-Kapsel – als Suborbital Test Vehicle 2 (STV-2) bezeichnet – aus einer Höhe von 30.000 Metern (100.000 Fuß) freisetzen und sie bei ihrer autonomen Landung überwachen. Für diesen Test haben sie sich zusammengetan mit Earthly Dynamics LLC (EDC) und Aerial Delivery Solutions LLC (ADS).
Diese Tests werden ermöglicht durch die Finanzierung durch Flugchancenprogramm der NASA . Als Teil des Space Technology Mission Directorate (STMD) der NASA demonstriert dieses Programm schnell Weltraumforschung und kommerzielle Weltraumtechnologien durch suborbitale Tests. Mit Hilfe von Fluganbietern aus der Industrie zielt das Programm darauf ab, die Missionsfähigkeiten und kommerziellen Anwendungen der NASA zu verbessern.
Die RED-4U, der erste Schritt in ihrem RED-Programm, ist eine Probenrückgabekapsel, die die sichere Lieferung von Gewebeproben und anderen Materialien im Zusammenhang mit der Mikrogravitationsforschung im Orbit ermöglicht. Die Kapsel misst 53 cm (~21 Zoll) im Durchmesser, hat eine Bruttomasse von 28 kg (62 lbs) und kann Nutzlasten von bis zu 6 kg (13 lbs) aus dem Orbit zurückbringen. Über diese Kapsel hinaus hofft das Unternehmen, REDs mit Antriebsstufen zu entwickeln, die vielfältigere Missionen erfüllen.
Diese Kapseln sind so konzipiert, dass sie On-Demand-Fähigkeiten zur Bereitstellung von Abwärtsmasse von Orten im niedrigen Erdorbit (LEO) wie der Internationalen Raumstation (ISS) bieten. Langfristiges Ziel ist es jedoch, orbitale Lieferungen von den vielen Plattformen zu ermöglichen, die in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich im Orbit sein werden. Dazu gehören Vorschläge für Lebensräume in LEO, kommerzielle Raumstationen, Forschungseinrichtungen und andere orbitale Infrastruktur.
Künstlerische Darstellung eines Außenpostens im Orbit, der mit RED-25-Kapseln ausgestattet ist. Bildnachweis: SpaceWorks
„Unsere RED-Geräte tragen maßgeblich dazu bei, eine weltraumgestützte kommerzielle Wirtschaft voranzutreiben, in der Mikrogravitationsexperimente und die Fertigung im Weltraum eine kostengünstige Lösung für die schnelle, sichere und zuverlässige Rückkehr der Nutzlast aus dem Weltraum erfordern“, sagte Tyler Kunsa, das RED-Programm Manager bei SpaceWorks, in einem Unternehmen Pressemitteilung . „Wir freuen uns sehr, mit den Teams von NASA, EDC und ADS zusammenzuarbeiten, um diese erste Wiedereintrittskapsel ihrer Art weiterzuentwickeln.“
Der Schlüssel zu präzisen Manövern mit dem RED-4U ist ein hochmodernes Parafoil-System, das von EDC entwickelt und von ADS hergestellt wird. Es ist bekannt als Ram-Air-Gleitschirm , ein Konzept, mit dem die NASA Mitte der 1990er Jahre begann, ein autonomes Bergungssystem für Raumfahrzeuge zu entwickeln. Das System sollte in der Endphase des Wiedereintritts in einer Höhe von 3.000 m (10.000 ft) eingesetzt werden und Punktlandungen ermöglichen.
Zu den Schlüsselkomponenten für dieses vorgeschlagene autonome System gehörten GPS-Navigation, ein Flugsteuerungscomputer, ein elektronischer Kompass, ein Gierratenkreisel und ein Onboard-Datenrekorder. Dr. Benjamin León, Co-PI & Forschungsingenieur bei EDC, sagte:
„Earthly Dynamics drängt seit Jahren darauf, die kostengünstige und zuverlässige Nutzlastlieferung mit geführten Parafoils voranzutreiben. Heute freuen wir uns, das erste kommerzielle In-Canopy-Flugsteuerungssystem für geführte Parafoils auf den RED-Kapseln von SpaceWorks anbieten zu können. Unser bleed-air Flugsteuerungssystem in der Kabinenhaube, gepaart mit einem robusten Fallschirm von Aerial Delivery Systems, hat die Reichweite und die Fähigkeiten zur Präzisionslandung, die erforderlich sind, um die Landeellipse für die LEO-Nutzlastrückkehr zu reduzieren.“
Die letzte Testrunde des RED-4U fand am 19. November stattNS, 2020, außerhalb der Stadt Dunnellon, etwa 130 km (80 Meilen) nordwestlich des ADS-Hauptsitzes in Orlando, Florida. Diese Tests bestanden darin, dass der STV-2 drei Flugzeugabwürfe und Punktlandungen aus Höhen von etwa 2.285 m (7.500 ft) durchführte. Der nächste Test des STV-2 soll irgendwann im Oktober 2021 stattfinden und wird von der Near Space Corporation (NSC) in ihren Startanlagen in Madras, Oregon.
Der STV-2 wird während dieser vom Georgia Institute of Technology bereitgestellten Mission auch eine spezielle Nutzlast tragen – die von Studenten entwickelte STRATOS 1U Cubesat-Testplattform. Der STRATOS CubeSat wird während des Einsatzes und der Bergung der RED-Kapsel Flugdaten und Telemetrie in Echtzeit erhalten. Dr. Glenn Lightsey, Director of the Space Systems Design Lab (SSDL) und Director of the Center for Space Technology And Research (CSTAR) am Georgia Tech:
„Dieses Projekt bietet unseren Studenten eine hervorragende Erfahrung, mit professionellen Ingenieuren an einem Flugprojekt mit einem anspruchsvollen Zeitplan und einer anspruchsvollen Hardware-Integrationsaufgabe zu arbeiten. Die Fähigkeiten, die in Projekten wie diesem außerhalb des Klassenzimmers entwickelt wurden, ermöglichen es unseren Schülern, beim Übergang in eine berufliche Laufbahn einen höheren Beitrag zu leisten. Wir freuen uns, ein Teil des Teams zu sein.
Wenn mit dieser Testrunde alles gut geht, wird SpaceWorks die Entwicklung seiner komplexeren Kapseln vorantreiben – wie die RED-25 und die vorgeschlagene RED-50. Diese größeren, schwereren Kapseln haben einen Durchmesser von 1 und 1,3 m (3 und 4,25 ft), haben eine Bruttomasse von 117 und 220 kg (258 und 485 lbs) und können Nutzlasten von 25 und 50 kg (55 und 110 lbs) aufnehmen. bzw. In Kombination mit der Infrastruktur, die es uns billiger macht, Nutzlasten in den Orbit zu schicken, wird diese Technologie dazu beitragen, dass „ Kommerzialisierung von LEO “ und sichern die Zukunft der Menschheit im Weltraum.
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