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Jul 19, 2023

Détails du gagnant CIF 2011

For the full list of winners, please visit: https://www.nasa.gov/ames-cct/cif/cif-archive Radiative heating during reentry becomes very significant as vehicles get larger and enter at high speeds. The

Pour la liste complète des gagnants, veuillez visiter :https://www.nasa.gov/ames-cct/cif/cif-archive

L’échauffement radiatif lors de la rentrée devient très important à mesure que les véhicules grossissent et entrent à grande vitesse. Les spécificités du rayonnement dépendent des caractéristiques du véhicule, de sa vitesse et de l'atmosphère. Le chauffage radiatif se produit très tôt lors de la rentrée et à des longueurs d'onde spécifiques, en fonction de l'atmosphère. Les systèmes de protection thermique capables de faire face à de tels flux thermiques peuvent être très lourds. Une alternative consiste à fabriquer un écran thermique capable de réfléchir le rayonnement. Une approche de la réflexion du rayonnement consiste à utiliser les effets photoniques. Les effets photoniques reposent sur des structures ordonnées de la même taille que le rayonnement, et bien qu'il soit possible de fabriquer de telles structures, cela prend actuellement du temps et coûte cher.

Une approche alternative consiste à utiliser les structures ordonnées que l’on trouve dans la nature pour fabriquer des matériaux pouvant être utilisés pour réfléchir les rayonnements. Ce projet explore cette approche pour former des matériaux réfléchissant les rayonnements.

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Les engins spatiaux d’imagerie traditionnels sont fixés sur des orbites spécifiques et peuvent être coûteux à réorienter ou nécessiter un long temps de développement avant le lancement. En revanche, les petits engins spatiaux adhérant à la norme CubeSat peuvent être construits beaucoup plus rapidement et atteindre l’orbite en tant que charges utiles secondaires sur un large éventail de lanceurs.

Malgré leur large utilisation au sein des communautés universitaires et scientifiques, le potentiel unique des nanosatellites pour des applications d’imagerie à déploiement rapide, de haute qualité et à faible coût n’a pas encore été exploité avec succès.

Une multitude de technologies clés ont été développées au sein de la communauté des nanosatellites, notamment la propulsion, l'ADCS, les systèmes de lancement et les communications qui permettent un déploiement rapide et à faible coût, avec des capacités de positionnement et d'orientation précises des engins spatiaux. Ces innovations intégrées à un télescope déployable donnent un système d’imagerie compact offrant une flexibilité et des performances de mission sans précédent pour une fraction du coût d’un système d’imagerie standard.

La possibilité d'intégrer un télescope de 15 à 20 cm dans un nanosatellite 6U démontre l'applicabilité des nanosatellites pour les applications scientifiques spatiales, opérationnelles et d'exploration nécessitant jusqu'à présent des plates-formes plus grandes, et présente des technologies optiques intégrées à faible coût. L’objectif de ce projet est de construire des structures de télescope déployables sur table haute fidélité. Les produits de ce projet comprennent : des composants optiques basse fidélité pour vérifier et affiner le déploiement ; sélection et intégration du matériel de pare-soleil et de déflecteur ; validation de la rigidité et de la répétabilité des tubes en treillis du télescope déployés pour déterminer les exigences de collimation ; conception préliminaire des miroirs primaires et secondaires et identification des exigences de tolérances optiques et déflectrices.

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Des matériaux ablatifs sont nécessaires pour les missions de rentrée atmosphérique les plus exigeantes. Ces matériaux sont souvent des fibres de carbone noyées dans une matrice polymère phénolique. À haute température, le composé phénolique subit une pyrolyse où le polymère est transformé en un solide carboné pur appelé charbon. Il n'existe actuellement aucune méthodologie informatique robuste pour la pyrolyse permettant de guider l'amélioration des matériaux du système de protection thermique (TPS) ou de prédire les performances du TPS dans des conditions de fonctionnement.

De nombreuses missions de la NASA, y compris les missions avec équipage vers Mars, ne sont pas possibles avec les matériaux ablatifs actuels. Ce projet examinera différentes méthodes informatiques pour modéliser la pyrolyse des composés phénoliques afin de guider/accélérer le développement de nouveaux matériaux et comprendre leur comportement dans des conditions de fonctionnement.

La modélisation informatique permettra le développement rapide et efficace de la prochaine génération d'ablateurs hautes performances qui sont essentiels pour les véhicules d'entrée de gamme de la NASA. La pyrolyse des polymères phénoliques, par exemple, est un processus chimique réactif fondamental pour le TPS ablatif, mais la chimie de base de la pyrolyse n'est pas bien comprise. Une meilleure compréhension (1) facilitera la conception de nouveaux matériaux ablatifs et (2) améliorera les modèles de réponse aux matériaux utilisés pour la conception des TSP.