Experiência de vôo Sharp Edge - Sharp Edge Flight Experiment
SHEFEX (Sharp Edge Flight Experiment), é um experimento conduzido pelo Centro Aeroespacial Alemão (DLR), para o desenvolvimento de alguns princípios de design novos, mais baratos e mais seguros para cápsulas espaciais , veículos hipersônicos e aviões espaciais com capacidade de reentrada na atmosfera e sua integração em um sistema completo.
DLR explicou os objetivos do SHEFEX: O objetivo da pesquisa é um avião espacial que seja utilizável para experimentos sob microgravidade a partir de 2020. Ele está definido para terminar com um projeto de plano espacial denominado REX Freeflyer (REX para experimento retornável, alemão: Rückkehrexperiment).
Durante a reentrada da espaçonave na atmosfera terrestre, a alta velocidade da espaçonave, juntamente com o atrito e o deslocamento das moléculas de ar, leva a temperaturas de mais de 2.000 ° C. A fim de evitar uma falha catastrófica na reentrada devido ao excesso de calor, as espaçonaves atuais dependem principalmente de materiais muito caros e às vezes frágeis para seus escudos térmicos.
Primeira nave espacial com cantos e arestas vivas
A ideia homônima para o experimento de vôo afiado de Hendrik Weihs, coordenador para retornar tecnologias DLR, é uma forma inteiramente nova para uma nave espacial, ou seja, com cantos e arestas afiadas em vez das formas arredondadas ubiquamente usadas no vôo espacial hoje. Os formatos de ladrilhos planos podem ser produzidos a um custo menor do que os formatos arredondados altamente individuais.
O Dr. Klaus Hannemann, chefe do departamento de espaçonaves do Instituto DLR de Aerodinâmica e Tecnologia de Fluxo em Göttingen, explica a vantagem fundamental do conceito:
"Um ônibus espacial tem mais de 25.000 telhas de formatos diferentes. O formato simples das telhas Shefex deve reduzir os custos de manutenção do sistema de proteção térmica e uma simples substituição das telhas no espaço seria possível."
Além disso, o projeto visa melhorar a aerodinâmica. O Gerente Geral de Projetos Hendrik Weihs disse:
"A cápsula quase atinge as características aerodinâmicas de um ônibus espacial, mas é menor e não precisa de asas."
Programaticamente, o DLR disse:
"A julgar pela experiência no desenvolvimento de sistemas de proteção térmica, contornos externos curvos com requisitos de alta precisão foram identificados como um dos principais impulsionadores de custos. Grandes estruturas curvas de fibra cerâmica exigem ferramentas de produção sofisticadas e requerem moldes auxiliares e fabricação otimizada para cada componente individual. Portanto, é possível reduzir os custos através da simplificação do mosaico do contorno externo com ladrilhos planos com apenas algumas formas distintas. É possível, em princípio, produzir ladrilhos planos diferentes a partir de um ladrilho básico por corte. Isso também leva a uma economia significativa na manutenção e substituição de ladrilhos danificados. Os problemas surgem, no entanto, da dinâmica dos fluidos em torno das arestas e cantos vivos, que dão origem a temperaturas muito elevadas que devem ser controladas por novas tecnologias, como elementos de refrigeração ativa. As arestas agudas também apresentam vantagens aerodinâmicas, causando menor resistência em condições de voo hipersônico. "
SHEFEX I
SHEFEX I foi o primeiro veículo experimental do projeto SHEFEX e foi lançado na quinta-feira, 27 de outubro de 2005 na Cordilheira de Foguetes de Andøya, na Noruega . Shefex I atingiu uma altura de cerca de 200 km no Mar do Norte. Em 20 segundos, o veículo voltou a entrar na atmosfera da Terra a quase sete vezes a velocidade do som. Os dados medidos e as imagens ao vivo da câmera de bordo foram transferidos diretamente para a estação terrestre. No entanto, durante a ativação do sistema de pára-quedas ocorreu um erro que levou à perda do sistema de pára-quedas e consequentemente à perda da unidade de vôo. De acordo com o DLR, a avaliação dos dados forneceu insights importantes para que o SHEFEX I pudesse ser visto como um grande sucesso da perspectiva do DLR. Para o voo, foi utilizado um sistema de mísseis, que consistia em um VS-30 de nível inferior brasileiro combinado e um foguete HAWK como segundo estágio. O custo do projeto de três anos foi de aproximadamente 4 milhões de euros. Fazia parte do programa espacial da Associação Helmholtz de Centros de Pesquisa Alemães (HGF) e do DLR.
SHEFEX II
Com o SHEFEX II, nove diferentes sistemas de proteção térmica foram avaliados na pele facetada, principalmente novas fibras cerâmicas. Além disso, as empresas aeroespaciais EADS Astrium e MT Aerospace , bem como a Boeing, usaram parte da superfície do SHEFEX II para seus próprios experimentos. O veículo foi equipado com sensores para medir pressão, fluxo de calor e temperatura na ponta do veículo.
Em 22 de junho de 2012, o SHEFEX II foi lançado a partir da mesma estação de lançamento, a Cordilheira de Foguetes Andøya na Noruega . Atingiu uma altura de cerca de 180 quilômetros e uma velocidade de cerca de 11.000 quilômetros por hora (onze vezes a velocidade do som). O foguete usado foi o VS-40 brasileiro . Durante sua reentrada, o SHEFEX II sobreviveu a temperaturas acima de 2500 ° C, enquanto enviava dados de 300 sensores diferentes para a estação terrestre.
SHEFEX III
SHEFEX III é um pequeno veículo semelhante a um avião espacial . Ele deve voar ainda mais rápido e permanecer no ar por 15 minutos, muito mais do que os dois experimentos anteriores. Seu lançamento está previsto para a década de 2020 em um foguete VLM brasileiro .
REX Free Flyer (SHEFEX IV)
O REX-Free Flyer é planejado como uma primeira aplicação da experiência coletada da SHEFEX. Este sistema deve servir como uma plataforma de voo livre para experimentos de microgravidade de alta qualidade durante vários dias. A possibilidade de retorno controlado e um design modular das bandejas de experimentos, que se assemelham às encontradas em foguetes de sondagem , deve dar aos experimentadores acesso rápido e barato aos seus experimentos.