Faculteit Wetenschappen

Uitdagingen

Bij hun terugkeer in de atmosfeer worden ruimtevaartuigen blootgesteld aan extreme thermische omstandigheden door verschillende complexe fysische verschijnselen. Hun thermische beschermingssysteem (TPS) bestaat uit een schild dat de structuur van het vaartuig en zijn nuttige last moet beschermen. De uitdaging is om het hitteschild zo te ontwerpen dat het voldoet aan twee eisen: het moet enerzijds dik genoeg zijn om het vaartuig en de nuttige last te beschermen tegen extreme hitte, maar anderzijds ook zo licht mogelijk, aangezien het gewicht een cruciale factor is bij ruimtelanceringen.

Momenteel wordt er gewerkt met grote foutmarges bij het ontwerp, om rekening te houden met onzekerheden over het stromingsgedrag en de interactie van de stroming met het schild. Door dat gebrek aan kennis is het hitteschild dus te dik of kan het vaartuig omgekeerd vernietigd worden.

Als onderzoekers de fenomenen die zich bij de terugkeer in de atmosfeer voordoen beter begrijpen, kunnen de ruimtevaartuigen verder geoptimaliseerd en dus de lanceringskosten verlaagd worden.

Bijdrage van de UCLouvain

Professor Philippe Chatelain van de UCLouvain is gespecialiseerd in luchtvaartkunde en stromingsleer. Samen met het onderzoekscentrum Cenaero, het Von Karman Institute en de ULB werkt hij aan geavanceerde computersimulatietechnieken die de belangrijkste fenomenen in de interactie tussen stroming en schild nabootsen: turbulentie, hypersonische schokgolven, chemische reacties en ablatie.

Die modellen en simulaties helpen onderzoekers meer inzicht te krijgen in zeer complexe fenomenen, waardoor ze aan de thermische bescherming kunnen sleutelen en beter kunnen anticiperen op ablatie en de daarmee gepaard gaande temperatuurstijgingen.