Испытательная группа готовит испытательное устройство с образцом нейлоновой ткани в Центре летных исследований Армстронга НАСА в Эдвардсе, Калифорния. Ткань в тест-устройстве образует пузырь при приложении давления к находящемуся под ним силиконовому пузырю. Аналогичный тест можно провести с датчиком на ткани, чтобы убедиться, что датчик работает при растяжении в трех измерениях. Фото предоставлено: НАСА/Хенаро Вавурис.
Посадка марсоходов и вертолетов на Марс — непростая задача. Ситуация становится еще сложнее, когда у вас недостаточно информации о том, как парашюты выдержат нагрузку при спуске на поверхность. Исследователи из Центра летных исследований Армстронга НАСА в Эдвардсе, штат Калифорния, экспериментируют с легкодоступными высокоэластичными датчиками, которые можно прикрепить к парашюту во время испытаний, чтобы получить недостающие данные.
Знание того, как материал парашюта растягивается во время раскрытия, может повысить безопасность и производительность за счет количественной оценки пределов ткани и улучшения существующих компьютерных моделей для более надежных парашютов для таких задач, как высадка астронавтов на Землю или доставка научных материалов. Усовершенствованы инструменты и полезная нагрузка на Марс. Целью работы «Улучшение парашютов путем оснащения купола» (EPIC) является улучшение возможности измерения нагрузки на парашюте.
«Мы хотим доказать, какие датчики подходят для определения нагрузки на материал парашютных куполов, не повреждая его», — заявил руководитель проекта Л. Й. Ханче. Управление космических технологий НАСА финансирует работу команды в рамках проекта Early Career Initiative.
Начав с 50 потенциальных кандидатов на датчики, команда сузила выбор и протестировала десять различных типов датчиков, включая коммерчески доступные датчики и датчики, находящиеся в разработке. Команда выбрала три наиболее перспективных датчика для дальнейшего тестирования.
Сюда входит датчик на основе силикона, который измеряет изменение накопленного электрического заряда при растяжении датчика. «Он также легко подключается к системам регистрации данных», — пояснил Ханче. Второй датчик представляет собой небольшой эластичный плетеный датчик, который измеряет изменение запасаемой электроэнергии. Третий датчик изготавливается путем печати металлическими чернилами на тонком и гибком пластике.
По словам Ханче, было сложно придумать, как прикрепить отдельные датчики к тонкому и скользкому материалу купола. Как только команда выяснила, как прикрепить датчики к ткани, можно было начать тестирование.
В Центре летных исследований Армстронга НАСА в Эдвардсе, штат Калифорния, испытательное устройство, содержащее образец нейлоновой ткани, подвергается давлению до тех пор, пока оно не выйдет из строя. Ткань в испытательном устройстве образует пузырь при приложении давления к находящемуся под ним силиконовому пузырю. На этом снимке силиконовый пузырь виден под порванной тканью после того, как она надулась до такой степени, что порвалась. Аналогичный тест можно провести с датчиком на ткани, чтобы проверить, работает ли датчик при растяжении в трех измерениях. Фото предоставлено: НАСА/Хенаро Вавурис.
«Мы начали с одноосных испытаний, при которых каждый конец материала парашюта закреплялся, а затем тянулся до тех пор, пока он не сломался», — сказала она. «Этот тест важен, потому что растяжение датчика вызывает его электрический отклик. Определение корреляции между растяжением и реакцией датчика, когда он находится на ткани, является одной из наших ключевых целей измерений».
Этот этап испытаний проводился в сотрудничестве с Лабораторией реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. Высокоскоростная версия этого испытания, имитирующая скорость раскрытия парашюта, была проведена в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде.
Команда использовала для датчиков пузырьковый тест, который имитирует испытание 3D-парашюта. Он состоит из образца ткани и силиконовой мембраны, зажатой между кольцом диаметром четыре дюйма и испытательной структурой. При приложении давления изнутри силиконовая мембрана расширяет материал и датчик, придавая ему форму пузыря. Испытание используется для проверки работоспособности датчика при его изгибе и сравнивается с результатами других испытаний.
Поскольку проект EPIC близок к завершению, дальнейшая работа может включать температурные испытания, разработку системы сбора данных в полете, определение того, можно ли спустить датчик с парашютом без неблагоприятных последствий, а также эксплуатацию системы в полете. Команда EPIC также работает с исследователями из Исследовательского центра НАСА в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, над летными испытаниями своих датчиков позднее в этом году. Из центра используется испытательный дрон, который сбрасывает капсулу с парашютом.
Кроме того, команда EPIC сотрудничает с Группой моделирования систем входа в Исследовательском центре Эймса НАСА в Силиконовой долине, Калифорния, чтобы предложить комплексный проект парашюта, направленный на лучшее понимание парашютов посредством моделирования и испытательных полетов. Совместный проект НАСА может привести к созданию более совершенных парашютов, которые станут более безопасными и надежными для наступающей эпохи открытий.
