छात्रों द्वारा निर्मित कैप्सूल नासा विज्ञान के लिए पुन: प्रवेश की गर्मी को सहन करते हैं

जुलाई 2024 में, दूसरे केंटकी री-एंट्री प्रोब एक्सपेरिमेंट (KREPE-2) के हिस्से के रूप में पांच छात्र-निर्मित कैप्सूल ने पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से पुन: प्रवेश की चिलचिलाती गर्मी को सहन किया। वैज्ञानिक अब KREPE-2 प्रयोगों के डेटा का विश्लेषण कर रहे हैं, जो पृथ्वी पर लौटने पर अंतरिक्ष यान की रक्षा करने वाले हीट शील्ड के विकास को आगे बढ़ा सकता है।

मिशन को विभिन्न प्रकार के हीट शील्ड प्रोटोटाइप को प्रामाणिक पुन: प्रवेश स्थितियों में परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया था ताकि यह देखा जा सके कि वे कैसा प्रदर्शन करेंगे। ये प्रायोगिक कैप्सूल, जिन्हें केंटुकी विश्वविद्यालय के छात्रों द्वारा बनाया गया था और नासा द्वारा वित्त पोषित किया गया था प्रतिस्पर्धी अनुसंधान को प्रोत्साहित करने के लिए स्थापित कार्यक्रम (ईपीएससीओआर) नासा के एसटीईएम एंगेजमेंट कार्यालय के भीतर, सभी वंश के दौरान 4,000 डिग्री फ़ारेनहाइट से अधिक जीवित रहे।

फ़ुटबॉल के आकार के कैप्सूलों ने अपनी उग्र यात्रा के दौरान इरिडियम उपग्रह नेटवर्क के माध्यम से मूल्यवान डेटा को सफलतापूर्वक प्रसारित किया। वर्तमान और भविष्य के अंतरिक्ष यान डिजाइन पर विचार करने और भविष्य के प्रयोगों के लिए डिजाइन में सुधार करने के लिए उनके द्वारा प्रदान की गई जानकारी का विश्लेषण किया जा रहा है।

“ये डेटा – और डेटा प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण – नासा को वर्तमान और नए अंतरिक्ष यान के प्रदर्शन को डिजाइन करने और मूल्यांकन करने में सहायता करते हैं जो चालक दल और कार्गो को अंतरिक्ष से और बाहर ले जाते हैं,” नासा के जॉनसन में थर्मल सुरक्षा प्रणाली के वरिष्ठ अनुशासन विशेषज्ञ स्टैन बौसलॉग ने कहा। ह्यूस्टन में अंतरिक्ष केंद्र जिसने परियोजना के लिए एजेंसी के तकनीकी मॉनिटर के रूप में कार्य किया।

डुबकी लगाना: एक उग्र अवतरण के माध्यम से संचार करना

“जैसे आप उड़ते हैं उसका परीक्षण’ करने का एकमात्र तरीका थर्मल सुरक्षा प्रणाली को वायुमंडल के माध्यम से वास्तविक हाइपरसोनिक उड़ान के संपर्क में लाना है,” बौसलॉग ने कहा।

स्व-निहित कैप्सूल को जनवरी 2024 में अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के लिए बाध्य अन्य कार्गो के साथ एक मानव रहित नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन सिग्नस अंतरिक्ष यान पर लॉन्च किया गया था। मालवाहक यान 12 जुलाई को अंतरिक्ष स्टेशन से अलग हो गया जब परिक्रमा प्रयोगशाला दक्षिण अटलांटिक महासागर के ऊपर उड़ रही थी। जैसे ही सिग्नस अंतरिक्ष यान ने पुन: प्रवेश के दौरान अपना नियोजित ब्रेकअप शुरू किया, KREPE-2 कैप्सूल ने डेटा रिकॉर्ड करना शुरू करने के लिए एक संकेत – एक तापमान स्पाइक या त्वरण – का पता लगाया और वाहन से छोड़ दिया गया। उस समय, वे लगभग 180,000 फीट की ऊंचाई पर लगभग 16,000 मील प्रति घंटे के वेग से यात्रा कर रहे थे।

केंटुकी विश्वविद्यालय के छात्र दल और सलाहकारों ने देखा और यह जानने के लिए इंतजार किया कि कैप्सूल का प्रदर्शन कैसा रहा।

जैसे ही कैप्सूल वायुमंडल से नीचे उतरे, एक समूह ने दक्षिण प्रशांत महासागर में कुक आइलैंड्स के पास उड़ रहे एक विमान पर सवार होकर देखा, जहां उन्होंने सिग्नस अंतरिक्ष यान की वापसी पर नज़र रखी। उड़ान की व्यवस्था टुवूम्बा, क्वींसलैंड, ऑस्ट्रेलिया में दक्षिणी क्वींसलैंड विश्वविद्यालय और जर्मनी के स्टटगार्ट में स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के साथ साझेदारी में की गई थी। केंटुकी विश्वविद्यालय में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और प्रयोग के प्रमुख अन्वेषक एलेक्जेंडर मार्टिन उस उड़ान पर थे।

मार्टिन ने कहा, “हमने वैज्ञानिक माप लेने के लिए पुन: प्रवेश पथ के करीब उड़ान भरी,” उन्होंने कहा कि उन्होंने पुन: प्रवेश का निरीक्षण करने के लिए कई कैमरों और स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया। “अब हमें सिग्नस वाहन के ब्रेक-अप घटना और इस प्रकार कैप्सूल की रिहाई की बेहतर समझ है।”

इस बीच, KREPE-2 डेटा ईमेल के माध्यम से आने पर देखने के लिए केंटकी विश्वविद्यालय के हाइपरसोनिक संस्थान के सदस्य विश्वविद्यालय में एकत्र हुए थे। जैसे ही वे पृथ्वी की ओर बढ़े, सभी पाँचों ने सफलतापूर्वक अपनी उड़ान स्थितियों के बारे में सूचित किया।

मार्टिन ने कहा, “डेटा निकालने और उसका विश्लेषण करने में समय लगेगा।” “लेकिन बड़ी उपलब्धि यह थी कि हर कैप्सूल डेटा भेजता था।”

केंटुकी विश्वविद्यालय की छात्र टीम के सदस्यों ने ट्रांसमिशन के समय उड़ान के माहौल को डिजिटल रूप से पुनर्निर्माण करने के लिए डेटा का विश्लेषण करना शुरू कर दिया है, जो भविष्य के कंप्यूटर मॉडलिंग और हीट शील्ड डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

छात्र की सफलता पर निर्माण

मिशन KREPE-1 की उपलब्धियों पर आधारित है, जो दिसंबर 2022 में हुआ था। उस प्रयोग में, दो कैप्सूल ने पृथ्वी के वायुमंडल में फिर से प्रवेश करते समय तापमान माप दर्ज किया और उस डेटा को जमीन पर रिले किया।

KREPE-2 पुनः प्रवेश के दौरान एकत्र किए गए व्यापक डेटासेट में हीट शील्ड माप, जैसे तापमान, साथ ही दबाव, त्वरण और कोणीय वेग सहित उड़ान डेटा शामिल हैं। टीम ने एक स्पेक्ट्रोमीटर का भी सफलतापूर्वक परीक्षण किया जो एक कैप्सूल के सामने शॉकवेव का वर्णक्रमीय डेटा प्रदान करता है।

मार्टिन ने कहा, “क्रेप-1 वास्तव में यह दिखाने के लिए था कि हम यह कर सकते हैं।” “केआरईपीई-2 के लिए, हम कैप्सूल को पूरी तरह से उपकरणित करना चाहते थे और वास्तव में देखना चाहते थे कि हम क्या सीख सकते हैं।”

KREPE-3 वर्तमान में 2026 में होने वाला है।

चल रही परियोजना ने केंटुकी विश्वविद्यालय के छात्र दल को, स्नातक से लेकर पीएचडी छात्रों तक, अंतरिक्ष उड़ान प्रौद्योगिकी नवाचार में योगदान करने के लिए मूल्यवान अवसर प्रदान किए हैं।

मार्टिन ने कहा, “यह प्रयास पूरी तरह से छात्रों द्वारा किया जाता है: निर्माण, सिमुलेशन चलाना, नासा की सभी समीक्षाओं को संभालना और सभी परीक्षण करना।” “बेशक, हम वहां निगरानी कर रहे हैं, लेकिन हमेशा छात्र ही होते हैं जो इन मिशनों को संभव बनाते हैं।”

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