Wirniki statku kosmicznego Dragonfly do misji na Tytana przetestowane w tunelu Transonic Dynamics Tunnel w Langley

NASA bada nieznane w kosmosie, przynosząc do domu tajemnice naszego układu słonecznego, co ma pomóc zastosować te informacje z korzyścią dla ludzkości. W tym duchu Agencja planuje badać Tytana, największy księżyc Saturna, aby pomóc ludzkości w poszukiwaniach elementów budulcowych życia we wszechświecie.

Kluczowy element 8-wirnikowego pojazdu Dragonfly przeszedł niedawno testy w Transonic Dynamics Tunnel (TDT) w NASA Langley Research Center w Hampton w Wirginii.

Podobnie jak dron, Dragonfly przemierzy gęstą, bogatą w azot atmosferę Tytana, a następnie wyląduje, pobierze próbki i zbada różne miejsca. Dragonfly będzie miał cztery pary wirników, każdy z dwoma w konfiguracji współosiowej. Statek powietrzny jest podobny do zwykłych dronów, ale znacznie większy, ponieważ ma ponad 12 stóp długości, jak i szerokości.

Naukowcy z Langley i Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) przeprowadzili szereg testów na współosiowej parze wirników w TDT, aby zweryfikować modele komputerowe. Duża sekcja testowa umożliwiła użycie sprzętu reprezentatywnego dla lotu w pełnej skali, a możliwość wypełnienia tunelu ciężkim gazem umożliwiła przetestowanie sprzętu przy obciążeniach aerodynamicznych reprezentatywnych dla Tytana.

Naukowcy przeprowadzili symulację przewidywanych warunków zawisu, opadania i wznoszenia oraz ocenili obciążenia aerodynamiczne każdego wirnika przy różnych prędkościach wiatru, kątach wału wirnika i ustawieniach przepustnicy wirnika. Naukowcy przeprowadzili również testy z jednym działającym wirnikiem i drugim nieruchomym, aby ocenić tryby awarii. Czujniki i akcelerometry na badanym artykule mierzyły obciążenia i przyspieszenia wytwarzane przez każdy wirnik przy różnych prędkościach wiatru, orientacjach i prędkościach. Wstępna analiza danych wskazuje, że prognozy CFD dotyczące osiągów wirnika i zapotrzebowania na moc są prawidłowe, a podobne prognozy dla operacji na Tytanie mieszczą się w oczekiwanych tolerancjach misji.

„Testy w tym jedynym w swoim rodzaju obiekcie były kluczowym wczesnym krokiem w kierunku doprowadzenia tej ekscytującej misji do skutku” – powiedział Richard Heisler, kierownik testów w tunelu aerodynamicznym dla Dragonfly w firmie APL, która projektuje i buduje wiropłaty oraz zarządza misją dla NASA. „Dane, które zebraliśmy w TDT, dadzą nam znacznie jaśniejszy obraz tego, jak możemy oczekiwać działania wirników Dragonfly w obcej atmosferze Tytana”.

Dragonfly ma wystartować w 2027 roku i dotrzeć do Tytana w 2034 roku, kiedy to rozpocznie się jego 3-letnia misja. Tytan został wybrany w czerwcu 2019 roku w ramach programu NASA New Frontiers, który obejmuje misję New Horizons do Plutona i Pasa Kuipera, misję Juno do Jowisza oraz OSIRIS-REx do asteroidy Bennu. Dragonfly jest kierowana przez głównego badacza Elizabeth Turtle w APL, która znajduje się w Laurel w stanie Maryland.

Joe Atkinsona
Centrum Badawcze NASA Langley