O programa BFR da SpaceX busca um escudo térmico avançado da Starship com a ajuda da NASA

Nov 19, 2023

De acordo com um acordo do Space Act assinado pela SpaceX e o Ames Research Center da NASA em junho de 2018, a empresa privada começou a trabalhar com a NASA para adquirir alguma experiência básica e lições aprendidas com um material de proteção térmica (escudo térmico) que é amplamente novo para a SpaceX. .

Conhecido como TUFROC (abreviação de Toughened Uni-piece Fibrous Reinforced Oxidation-Resistant Composite), o material desenvolvido pela NASA Ames é capaz de suportar temperaturas de até 1700 C (~3100 F) e é aparentemente um item de interesse para o próximo projeto da SpaceX. gen BFR (Starship/Super Heavy), particularmente o escudo térmico da Starship.

Até onde o público sabe, a SpaceX nunca tentou fabricar ou utilizar uma tecnologia de escudo térmico como o TUFROC. Caindo sob um domínio de materiais de proteção térmica conhecidos como compósitos de matriz cerâmica (CMCs), TUFROC é essencialmente um termo genérico que cobre qualquer sistema de proteção térmica que combine uma tampa de carbono, base de sílica e um revestimento de vidro curado para evitar a oxidação. Nos últimos anos, o avião espacial secreto X-37B da Boeing demonstrou com sucesso a reutilização do TUFROC após reentradas em velocidade orbital, confirmando que o material é capaz de sobreviver a essas condições enquanto experimenta uma ablação mínima ou nenhuma.

O contorno permanece aproximadamente o mesmo, mas os materiais fundamentais mudam para fuselagem, tanques e escudo térmico

— Elon Musk (@elonmusk) 25 de novembro de 2018

Assim como a SpaceX pegou emprestada a tecnologia de escudo térmico PICA (ablator de carbono impregnado com fenólicos) desenvolvida pela NASA e a melhorou drasticamente para uso econômico no Cargo (e logo Crew) Dragon, o conceito básico por trás dos recursos de proteção térmica do TUFROC provavelmente se presta da mesma forma bem como possíveis melhorias na redução de custos, facilidade de fabricação, resistência mecânica, características de proteção térmica e muito mais.

Ao contrário dos ladrilhos de carbono-carbono fatalmente frágeis usados ​​no ônibus espacial, os aspectos homônimos "reforçados com fibra" do TUFROC também o tornam dramaticamente mais resistente a forças relacionadas ao impacto, como aquelas que levaram ao desastre de Columbia, enquanto ainda preservam a impressionante resistência ao calor do composto. A NASA já classifica o TUFROC como um TPS de "baixo custo", indicando ainda que a SpaceX poderia facilmente reduzir o custo de produção em um grau significativo.

O que não está claro sobre esse relacionamento inicial é como exatamente a SpaceX prevê o TUFROC ou um derivado de escudo térmico personalizado em seu programa BFR. Atualmente, o TPS só foi demonstrado no X-37B como um caso de borda literal, substituindo um ladrilho de sílica mais tradicional nas bordas de ataque das pequenas asas da espaçonave, onde o aquecimento de reentrada costuma ser o mais extremo. É possível que a SpaceX esteja interessada no TUFROC pelos mesmos motivos – usá-lo para cobrir as aletas dianteiras e traseiras do BFS/Starship e nada mais.

No entanto, pode ser que a SpaceX espere que um TUFROC-X aprimorado seja viável como um material de proteção térmica monolítico de tamanho único em todo o estágio superior da Starship e do booster Super Heavy da BFR. Ser forçado a lidar com uma variedade de materiais TPS diferentes inevitavelmente aumenta a complexidade e o custo de uma determinada espaçonave, portanto, ser capaz de reduzir significativamente o número de materiais necessários pode ser um benefício para a Starship.

O Contrato de Ato Espacial da NASA e da SpaceX pode ser encontrado aqui [PDF].

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