Sharp Edge Flight Experiment
SHEFEX (Sharp Edge Flight Experiment), är ett experiment utfört av German Aerospace Center (DLR), för utveckling av några nya, billigare och säkrare designprinciper för rymdkapslar , hypersoniska fordon och rymdplan med förmåga att återinträda i atmosfären och deras integration i ett komplett system.
DLR förklarade målen för SHEFEX: Syftet med forskningen är ett rymdplan som är användbart för experiment under mikrogravitation från 2020 och framåt. Det är tänkt att avslutas med ett rymdplansprojekt som heter REX Freeflyer (REX for Returnable experiment, tyska: Rückkehrexperiment).
Vid återinträde av rymdfarkoster i jordens atmosfär leder rymdfarkostens höga hastighet tillsammans med friktion och förskjutning av luftmolekyler till temperaturer på över 2000 °C. För att undvika katastrofala misslyckanden vid återinträde på grund av överskottsvärme, förlitar nuvarande rymdfarkoster mestadels mycket dyra och ibland ömtåliga material för sina värmesköldar.
Första rymdskepp med skarpa hörn och kanter
Namnets idé till det skarpkantade flygexperimentet av Hendrik Weihs, koordinator för återvändande teknologier DLR, är en helt ny form för en rymdfarkost, nämligen med skarpa hörn och kanter istället för de rundade former som används överallt i rymdflygning idag. Platta kakelformer kan produceras till en lägre kostnad än mycket individuella rundade former.
Dr Klaus Hannemann, chef för rymdfarkostavdelningen vid DLR Institute of Aerodynamics and Flow Technology i Göttingen förklarar den grundläggande fördelen med konceptet:
"En rymdfärja har mer än 25 000 olika formade plattor. Shefex-plattornas enkla form borde sänka underhållskostnaderna för det termiska skyddssystemet och ett enkelt byte av plattor i rymden skulle vara möjligt."
Dessutom syftar projektet till att förbättra aerodynamiken. General Project Manager Hendrik Weihs sa:
"Kapseln uppnår nästan de aerodynamiska egenskaperna hos en rymdfärja, men är mindre och behöver inga vingar."
Programmatiskt sa DLR:
"Av erfarenhet från utveckling av termiska skyddssystem identifierades krökta yttre konturer med höga noggrannhetskrav som en stor kostnadsdrivare. Stora, krökta fiberkeramiska strukturer kräver sofistikerade produktionsverktyg och kräver hjälpformar och optimerad tillverkning för varje enskild komponent. Det är därför möjligt att minska kostnaderna genom förenkling genom att tesselera ytterkonturen med platta plattor med endast få distinkta former.Det är i princip möjligt att tillverka olika platta plattor av en grundplatta genom beskärning.Detta leder också till betydande besparingar i underhåll och utbyte problem uppstår dock från vätskedynamiken runt de skarpa kanterna och hörnen, som ger upphov till mycket höga temperaturer som måste kontrolleras av ny teknik, såsom aktivt kylda element. Skarpa kanter har också aerodynamiska fördelar, vilket orsakar lägre luftmotstånd under hypersoniska flygförhållanden."
SHEFEX I
SHEFEX I var det första experimentella fordonet i SHEFEX-projektet och lanserades torsdagen den 27 oktober 2005 från Andøya Rocket Range i Norge . Shefex I nådde en höjd av cirka 200 km över Nordsjön. Inom 20 sekunder kom fordonet åter in i jordens atmosfär med nästan sju gånger ljudets hastighet. Uppmätta data och livebilder av kameran ombord överfördes direkt till markstationen. Men under aktiveringen av fallskärmssystemet inträffade ett fel som ledde till att fallskärmssystemet tappades och följaktligen till att flygenheten förlorades. Enligt DLR gav utvärderingen av data viktiga insikter så att SHEFEX I kunde ses som en stor framgång ur DLR:s perspektiv. För flygningen användes ett missilsystem som bestod av en kombinerad brasiliansk VS-30 lägre nivå och en HAWK-raket som andra steg. Kostnaden för det treåriga projektet var cirka 4 miljoner euro. Det var en del av rymdprogrammet för Helmholtz Association of German Research Centers (HGF) och DLR.
SHEFEX II
Med SHEFEX II skulle nio olika termiska skyddssystem utvärderas på den facetterade huden, främst nyfiberkeramik. Dessutom använde flygbolagen EADS Astrium och MT Aerospace samt Boeing en del av ytan på SHEFEX II för sina egna experiment. Fordonet var utrustat med sensorer för att mäta tryck, värmeflöde och temperatur i fordonsspetsen.
Den 22 juni 2012 sköts SHEFEX II upp från samma uppskjutningsstation, Andøya Rocket Range i Norge . Den nådde en höjd av cirka 180 kilometer och en hastighet av cirka 11 000 kilometer i timmen (elva gånger ljudets hastighet). Raketen som användes var den brasilianska VS-40 . Under dess återinträde överlevde SHEFEX II temperaturer över 2500 °C, samtidigt som data från de 300 olika sensorerna skickades till markstationen.
SHEFEX III
SHEFEX III är ett litet rymdplansliknande fordon. Den ska flyga ännu snabbare och stanna i luften i 15 minuter, mycket längre än de två föregående experimenten. Dess uppskjutning förväntas ske under 2020-talet på en brasiliansk VLM-raket .
REX Free Flyer (SHEFEX IV)
REX-Free Flyer är planerad som en första tillämpning av erfarenheten från SHEFEX. Detta system bör fungera som en frittflygande plattform för högkvalitativa mikrogravitationsexperiment under flera dagar. Möjligheten till kontrollerad retur och en modulär design av experimentbrickorna, som nära liknar de som finns på sondraketer , bör ge experimenterande snabb och billig tillgång till sina experiment.