Non è un segreto che la NASA stia cercando appaltatori di spazi privati per portare a compimento alcuni dei suoi piani attuali. A tal fine, la NASA e SpaceX hanno partecipato a un progetto di condivisione dei dati senza precedenti a beneficio di entrambi.
Il progetto si è svolto il 21 settembre quando, dopo numerosi tentativi, la NASA e la Marina degli Stati Uniti hanno utilizzato una serie di telecamere di localizzazione IR per catturare filmati di uno dei razzi riutilizzabili Falcon 9 di SpaceX in volo. Le telecamere registrarono il razzo mentre il motore del secondo stadio si accendeva e il primo stadio, dopo essersi staccato e caduto, riaccese i suoi motori per riportarsi sulla Terra per un atterraggio di zero g sulla superficie del mare.
I dati risultanti vengono condivisi tra le due parti e ne trarranno beneficio entrambi.
Per SpaceX, il vantaggio si presenta sotto forma di informazioni dettagliate fornite dalla NASA sulle temperature e sul carico aerodinamico sul razzo Falcon 9, che li aiuteranno nei loro sforzi per sviluppare un sistema di razzi riutilizzabile. Per la NASA, gli ingegneri hanno la possibilità di raccogliere dati sulla retro-propulsione supersonica che un giorno potrebbero aiutarli a ridurre i carichi utili massicci da più tonnellate sulla superficie di Marte.
"Poiché le tecnologie necessarie per sbarcare grandi carichi utili su Marte sono significativamente diverse da quelle utilizzate qui sulla Terra, gli investimenti in queste tecnologie sono fondamentali", ha affermato Robert Braun, ricercatore principale del progetto Propulsive Descent Technologies (PDT) della NASA e professore presso il Georgia Institute di tecnologia ad Atlanta. È anche ex capo tecnologo della NASA. “Questo è il primo set di dati ad alta fedeltà di un sistema a razzo che spara nella sua direzione di viaggio mentre viaggia a velocità supersoniche in condizioni rilevanti per Marte. L'analisi di questo set di dati unico consentirà agli ingegneri di sistema di trarre importanti lezioni per l'applicazione e l'infusione della retro-propulsione supersonica nelle future missioni della NASA. "
La retro propulsione supersonica in pratica significa generare una spinta supersonica per ridurre la velocità dopo l'ingresso nell'atmosfera. Accanto all'aerobraking, questo è uno dei mezzi proposti per l'atterraggio di attrezzature e habitat pesanti su Marte.
Braun non è certo estraneo al concetto. Dopo essere tornato in Georgia Tech, Braun - uno specialista in entrata, discesa e atterraggio (EDL) - ha lavorato con ingegneri dell'università e vari centri della NASA per sviluppare una proposta per un programma per testare in volo questo concetto.
All'epoca, la Direzione della tecnologia spaziale (STMD) della NASA ha respinto il piano per essere troppo costoso, ma l'agenzia ha ancora bisogno di un modo per sbarcare carichi utili superiori a 20 tonnellate se mai vuole montare una spedizione umana su Marte. E dato che la missione proposta dovrebbe svolgersi entro i prossimi 16 anni, più informazioni ottengono ora, meglio è.
Approfondimento: l'approccio all'atterraggio su Marte: i problemi dell'atterraggio di grandi carichi utili sulla superficie di Marte
Da qui la decisione di collaborare con SpaceX. Fondamentalmente, il progetto PDT ha raggiunto un accordo per utilizzare tecniche di imaging a infrarossi nell'aria - sviluppate per studiare lo Space Shuttle in volo dopo l'incidente della Columbia - per raccogliere dati sulla supersonica retro-propulsione che SpaceX sta attualmente utilizzando per il suo sviluppo riutilizzabile del veicolo di lancio.
Questo tipo di collaborazione è senza precedenti e, come Braun ha detto a Space Magazine via e-mail, trarrà immensamente beneficio a entrambi i partecipanti:
“Questo è il primo set di dati ad alta fedeltà di un sistema a razzo che spara nella sua direzione di viaggio mentre viaggia a velocità supersoniche in condizioni rilevanti per Marte. La sinergia tra l'interesse della NASA nel migliorare la sua capacità di entrare, scendere e atterrare su Marte e l'interesse di Space X e il funzionamento sperimentale di un sistema di trasporto spaziale riutilizzabile ha offerto un'opportunità unica per ottenere questi dati a basso costo. L'analisi di questo set di dati unico consentirà agli ingegneri di sistema di trarre importanti lezioni per l'infusione della retropropulsione supersonica nelle future missioni della NASA che potrebbero un giorno ridurre i grandi carichi utili sulla superficie di Marte fornendo allo SpaceX informazioni ingegneristiche per far progredire lo sviluppo di un trasporto spaziale riutilizzabile sistema."
Dopo tentativi falliti di immaginare il razzo in due precedenti missioni - 18 aprile e 14 luglio - il progetto è riuscito con il volo CRS-4 il 21 settembre. Lanciata di notte, la NASA faceva affidamento su due velivoli - un WB-57 e un NP-3D Orion - dotati di sensori IR a onde medie per documentare il rientro del primo stadio del razzo.
Il primo stadio è la parte del razzo che viene accesa al lancio e brucia attraverso l'ascesa del razzo fino a quando non si esaurisce il propellente, a quel punto viene scartato dal secondo stadio e ritorna sulla Terra. Fu durante il suo ritorno, o discesa, che la NASA catturò immagini di qualità a infrarossi e ad alta definizione e monitorò i cambiamenti nel pennacchio di fumo mentre i motori venivano accesi e spenti.
Guarda il video del filmato:
Per la NASA, il periodo del volo più rilevante per le operazioni future su Marte è arrivato quando la prima tappa stava viaggiando a circa Mach 2 circa 30.000 - 45.000 metri (100.000-150.000 piedi) sopra la superficie. I due sensori IR a onde medie - montati su un nasello sul WB-57 e internamente sul NP-3D - erano a circa 60 miglia nautiche dal razzo quando riaccendeva i suoi motori per la supersonica propulsione retro.
Ciò ha prodotto immagini grezze in cui il palcoscenico appariva largo 1 pixel e lungo 10 pixel, ma il successivo miglioramento da parte degli specialisti del Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University ha migliorato notevolmente la risoluzione.
"L'interesse della NASA a costruire la nostra capacità di ingresso, discesa e atterraggio su Marte e l'interesse e l'operazione sperimentale di SpaceX di un sistema di trasporto spaziale riutilizzabile hanno consentito l'acquisizione di questi dati a basso costo, senza sostenere un progetto di volo dedicato", ha affermato Charles Campbell, Responsabile del progetto PDT presso il Johnson Space Center della NASA a Houston.
Gli ingegneri della NASA e SpaceX stanno ora correlando quei dati con la telemetria aziendale dal lancio Falcon 9 del 21 settembre di un corriere cargo Dragon alla Stazione Spaziale Internazionale per apprendere esattamente cosa stava facendo il veicolo in termini di accensione del motore e manovra quando generato le firme raccolte dall'aeromobile.
