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By NASA
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Preparations for Next Moonwalk Simulations Underway (and Underwater)
NASA/Quincy Eggert NASA’s Armstrong Flight Research Center in Edwards, California, is preparing today for tomorrow’s mission. Supersonic flight, next generation aircraft, advanced air mobility, climate changes, human exploration of space, and the next innovation are just some of the topics our researchers, engineers, and mission support teams focused on in 2024.
NASA Armstrong began 2024 with the public debut of the X-59 quiet supersonic research aircraft. Through the unique design of the X-59, NASA aims to reduce the sonic boom to make it much quieter, potentially opening the future to commercial supersonic flight over land. Throughout the first part of the year, NASA and international researchers studied air quality across Asia as part of a global effort to better understand the air we breathe. Later in the year, for the first time, a NASA-funded researcher conducted an experiment aboard a commercial suborbital rocket, studying how changes in gravity during spaceflight affect plant biology.
Here’s a look at more NASA Armstrong accomplishments throughout 2024:
Our simulation team began work on NASA’s X-66 simulator, which will use an MD-90 cockpit and allow pilots and engineers to run real-life scenarios in a safe environment. NASA Armstrong engineers completed and tested a model of a truss-braced wing design, laying the groundwork for improved commercial aircraft aerodynamics. NASA’s Advanced Air Mobility mission and supporting projects worked with industry partners who are building innovative new aircraft like electric air taxis. We explored how these new designs may help passengers and cargo move between and inside cities efficiently. The team began testing with a custom virtual reality flight simulator to explore the air taxi ride experience. This will help designers create new aircraft with passenger comfort in mind. Researchers also tested a new technology that will help self-flying aircraft avoid hazards. A NASA-developed computer software tool called OVERFLOW helped several air taxi companies predict aircraft noise and aerodynamic performance. This tool allows manufacturers to see how new design elements would perform, saving the aerospace industry time and money. Our engineers designed a camera pod with sensors at NASA Armstrong to help advance computer vision for autonomous aviation and flew this pod at NASA’s Kennedy Space Center in Florida. NASA’s Quesst mission marked a major milestone with the start of tests on the engine that will power the quiet supersonic X-59 experimental aircraft. In February and March, NASA joined international researchers in Asia to investigate pollution sources. The now retired DC-8 and NASA Langley Gulfstream III aircraft collected air measurements over the Philippines, South Korea, Malaysia, Thailand, and Taiwan. Combined with ground and satellite observations, these measurements continue to enrich global discussions about pollution origins and solutions. The Gulfstream IV joined NASA Armstrong’s fleet of airborne science platforms. Our teams modified the aircraft to accommodate a next-generation science instrument that will collect terrain information of the Earth in a more capable, versatile, and maintainable way. The ER-2 and the King Air supported the development of spaceborne instruments by testing them in suborbital settings. On the Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem Postlaunch Airborne eXperiment mission (PACE-PAX), the ER-2 validated data collected by the PACE satellite about the ocean, atmosphere, and surfaces. Operating over several countries, researchers onboard NASA’s C-20A collected data and images of Earth’s surface to understand global ecosystems, natural hazards, and land surface changes. Following Hurricane Milton, the C-20A flew over affected areas to collect data that could help inform disaster response in the future. We also tested nighttime precision landing technologies that safely deliver spacecraft to hazardous locations with limited visibility. With the goal to improve firefighter safety, NASA, the U.S. Forest Service, and industry tested a cell tower in the sky. The system successfully provided persistent cell coverage, enabling real-time communication between firefighters and command posts. Using a 1960s concept wingless, powered aircraft design, we built and tested an atmospheric probe to better and more economically explore giant planets. NASA Armstrong hosted its first Ideas to Flight workshop, where subject matter experts shared how to accelerate research ideas and technology development through flight. These are just some of NASA Armstrong’s many innovative research efforts that support NASA’s mission to explore the secrets of the universe for the benefit of all.
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Last Updated Dec 20, 2024 EditorDede DiniusContactSarah Mannsarah.mann@nasa.govLocationArmstrong Flight Research Center Related Terms
Armstrong Flight Research Center Advanced Air Mobility Aeronautics C-20A DC-8 Earth Science ER-2 Flight Opportunities Program Quesst (X-59) Sustainable Flight Demonstrator Explore More
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By NASA
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Preparations for Next Moonwalk Simulations Underway (and Underwater)
The Orion Environmental Test Article photographed inside the Thermal Vacuum Chamber on April 11, 2024, in the Space Environments Complex at NASA’s Neil Armstrong Test Facility in Sandusky, Ohio. Credit: NASA/Quentin Schwinn Making the voyage 1.4 million miles around the Moon and back — the farthest a spacecraft built for humans has ever gone — the Orion spacecraft has faced a battery of tests over the years. Though Orion successfully proved its capabilities in the harsh environment of space during the Artemis I mission, Orion’s evaluation did not end at splashdown.
The crew module, now known as the Orion Environmental Test Article (ETA), returned to NASA’s Neil Armstrong Test Facility in Sandusky, Ohio, in January 2024 and completed an 11-month test campaign necessary for the safety and success of Artemis II, the first crewed mission under NASA’s Artemis campaign.
Engineers and technicians from NASA and Lockheed Martin subjected the test article to the extreme conditions Orion may experience in a launch abort scenario. In the event of an emergency, Orion — and astronauts inside — will jettison away from the SLS (Space Launch System) rocket for a safe landing in the ocean.
Experts at NASA’s Neil Armstrong Test Facility in Sandusky, Ohio, conducted a lightning test, which simulates the electromagnetic effects of a lightning strike to the vehicle on the launch pad awaiting liftoff. The Feb. 20, 2024 test proved the grounding path of the vehicle is operating as designed and protecting the vehicle from damage to any of its equipment or systems. Credit: NASA/Quentin Schwinn Experts installed NASA’s Launch Abort System, designed to carry the crew to safety in the event of an emergency during launch or ascent. The Orion test article was subjected to acoustic levels simulating both a nominal ascent and a launch abort scenario. The acoustic test chamber at NASA’s Neil Armstrong Test Facility in Sandusky, Ohio, blasted the test article at a volume of almost 164 decibels on Sept. 9, 2024. Credit: NASA/Jordan Salkin On Nov. 11, 2024, experts successfully at NASA’s Neil Armstrong Test Facility completed the docking mechanism jettison test, designed to connect and disconnect the Orion spacecraft to Gateway, a small space station that will orbit the Moon. They also completed the forward bay cover jettison test on Nov. 23, 2024, which is the last piece that must eject right before parachutes deploy, and successfully tested Orion’s uprighting system. Credit: NASA/Jordan Salkin “This event would be the maximum stress and highest load that any of the systems would see,” said Robert Overy, Orion ETA project manager, NASA’s Glenn Research Center in Cleveland. “We’re taking a proven vehicle from a successful flight and pushing it to its limits. The safety of the astronaut crew depends on this test campaign.”
Experts conducted tests that simulated the noise levels of an abort during launch in addition to the electromagnetic effects of lightning strikes. The test campaign also jettisoned the test article’s docking module and parachute covers, as well as the crew module uprighting system, which consists of five airbags on top of the spacecraft that inflate upon splashdown.
“It’s been a successful test campaign,” Overy said. “The data has matched the prediction models, and everything operated as expected after being subjected to nominal and launch abort acoustic levels. We are still analyzing data, but the preliminary results show the vehicle and facility operated as desired.”
On. Nov. 23, 2024, after subjecting the Orion test article to launch abort-level acoustics, experts tested the functionality of the forward bay cover, which is the last piece that must eject before parachutes deploy. Credit: NASA/Jordan Salkin and Quentin Schwinn Testing Orion at such high acoustic levels was a major milestone for Artemis. The Reverberant Acoustic Test Facility, the world’s most powerful spacecraft acoustic test chamber, was built in 2011 in anticipation of this specific test campaign.
“These tests are absolutely critical because we have to complete all of these tests to say the spacecraft design is safe and we’re ready to fly a crew for the first time on Artemis II,” said Michael See, ETA vehicle manager, Orion Program. “This is the first time we’ve been able to test a spacecraft on the ground in such an extreme abort-level acoustic environment.”
The Orion Environmental Test Article with Launch Abort System installed moves to the Reverberant Acoustic Test Facility, the most powerful spacecraft acoustic test chamber in the world, on Sept. 9, 2024, at NASA’s Neil Armstrong Test Facility in Sandusky, Ohio. Credit: NASA/Jordan Salkin and Quentin Schwinn Part of NASA Glenn, Armstrong Test Facility is home to the world’s largest and most powerful space environment simulation chambers capable of testing full-sized spacecraft for all the extreme conditions of launch and spaceflight. The facility not only houses an acoustic test chamber, but also a thermal-vacuum chamber and spacecraft vibration system.
“The facility is unique because there’s no other place in the world capable of testing spacecraft like this,” Overy said. “Armstrong Test Facility is a one-stop-shop for all your testing needs to prepare your spacecraft for the severe and challenging journey to and from space.”
Orion’s Round-Trip Journey to Ohio
This is not the first time Orion has been inside the walls of the Space Environments Complex at Armstrong Test Facility. The spacecraft underwent mission-critical testing in 2019, where it was subjected to extreme temperatures and an electromagnetic environment before it launched on Artemis I in 2022.
“I remember when it first arrived, the gravity of its importance really hit home,” said Joshua Pawlak, test manager, NASA Glenn. “I thought to myself, on future Artemis missions, astronauts will be inside Orion heading to the Moon, and they’ll be depending on it for survival.”
Pawlak was a mechanical test engineer when Orion made its first trip to the Sandusky facility. He participated in planning and coordinating testing of the vehicle and trained personnel. He managed the vehicle from the moment it arrived, through testing, and up until it departed for NASA’s Kennedy Space Center in Florida.
Joshua Pawlak poses in front of the Artemis I Space Launch System rocket on Nov. 16, 2022, in Cape Canaveral, Florida. Credit: Joshua Pawlak “When it returned, I felt like I had a small part in this really big and exciting thing,” Pawlak said. “Seeing it come back blackened and scarred from the harsh environment of space was incredible. Space is not a friendly space, and I felt proud knowing that if there were astronauts on that vehicle, they would have survived.
After the Orion test article departs from Glenn, it will head to Kennedy for additional testing.
“When Artemis II launches and those astronauts are sitting on board, I’ll know that I did everything I could to ensure the vehicle is ready for them and going to perform as expected,” Pawlak said. “That’s why I do what I do.”
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By European Space Agency
Launched in May 2024, ESA’s EarthCARE satellite is nearing the end of its commissioning phase with the release of its first data on clouds and aerosols expected early next year. In the meantime, an international team of scientists has found an innovative way of applying artificial intelligence to other satellite data to yield 3D profiles of clouds.
This is particularly news for those eagerly awaiting data from EarthCARE in their quest to advance climate science.
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By NASA
On Thursday, Dec. 5, 2024, a team returns the Artemis II Orion spacecraft to the Final Assembly and Test cell from a vacuum chamber inside the Neil A. Armstrong Operations and Checkout Building at NASA’s Kennedy Space Center in Florida where it underwent vacuum testing. NASA/Eric Hernandez NASA’s Orion spacecraft for the Artemis II test flight returned to the Final Assembly and System Testing (FAST) cell following completion of the second round of vacuum chamber testing on Dec. 5 inside the Neil A. Armstrong Operations and Checkout Building at NASA’s Kennedy Space Center in Florida.
After returning to the FAST cell, the four main batteries – which supply power to many Orion systems – were installed in the crew module. The batteries returned to NASA Kennedy from their supplier, EaglePicher Technologies, earlier this month. Solar array wings will also be installed onto the spacecraft by international partner ESA (European Space Agency) and its contractor Airbus in early 2025.
The Artemis II test flight will be NASA’s first mission with crew under the Artemis campaign, sending NASA astronauts Reid Wiseman, Victor Glover, and Christina Koch, as well as CSA (Canadian Space Agency) astronaut Jeremy Hansen, on a 10-day journey around the Moon and back.
Image credit: NASA/Eric Hernandez
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By NASA
El 28 de junio de 2024, la nave espacial Orion de Artemis II es retirada de la Celda de Ensamblaje Final y Pruebas del Sistema (FAST, por sus siglas en inglés) y colocada en la cámara de altitud oeste dentro del Edificio de Operaciones y Revisión del Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida. Dentro de la cámara de altitud, la nave espacial se sometió a una serie de pruebas que simulaban las condiciones de vacío del espacio profundo.Crédito de la foto: NASA / Rad Sinyak Read this story in English here.
Tras extensos análisis y pruebas, la NASA ha identificado la causa técnica de la pérdida imprevista de material carbonizado en el escudo térmico de la nave espacial Orion de Artemis I.
Los ingenieros determinaron que, cuando Orion regresaba de su misión sin tripulación alrededor de la Luna, los gases generados dentro del material ablativo exterior del escudo térmico, denominado Avcoat, no pudieron ventilarse y disiparse como estaba previsto. Esto permitió que se acumulara presión y se produjeran grietas, lo que causó que parte del material carbonizado se desprendiera en varios lugares.
“Nuestros primeros vuelos de Artemis son una campaña de prueba, y el vuelo de prueba de Artemis I nos dio la oportunidad de comprobar nuestros sistemas en el entorno del espacio profundo antes de incorporar a la tripulación en futuras misiones”, dijo Amit Kshatriya, administrador asociado adjunto de la Oficina del programa De la Luna a Marte, en la sede de la NASA en Washington. “La investigación sobre el escudo térmico ayudó a garantizar que comprendiéramos completamente la causa y la naturaleza del problema, así como el riesgo que les pedimos a nuestras tripulaciones que asuman cuando emprendan su viaje a la Luna”.
Los hallazgos
Los equipos técnicos adoptaron un enfoque metódico para comprender e identificar el origen del problema de pérdida de material carbonizado, incluyendo el muestreo detallado del escudo térmico de Artemis I, la revisión de las imágenes y los datos de los sensores de la nave espacial, y pruebas y análisis exhaustivos en tierra.
Durante Artemis I, los ingenieros utilizaron la técnica de guiamiento de reentrada atmosférica doble para el regreso de Orion a la Tierra. Esta técnica ofrece más flexibilidad ya que amplía el alcance del vuelo de Orion después del punto de reentrada para llevarlo hasta un lugar de amerizaje en el océano Pacífico. Con esta maniobra, Orion se sumergió en la parte superior de la atmósfera de la Tierra y utilizó la resistencia atmosférica para reducir su velocidad. A continuación, Orion utilizó la sustentación aerodinámica de la cápsula para rebotar y salir de nuevo de la atmósfera, para luego volver a entrar en el descenso final con paracaídas para su amerizaje.
Utilizando los datos de la respuesta del material Avcoat de Artemis I, el equipo de investigación pudo simular el entorno de la trayectoria de entrada de Artemis I —una parte clave para comprender la causa del problema— dentro de la instalación de chorro en arco del Centro de Investigación Ames de la NASA en California. Observaron que, durante el período entre las inmersiones en la atmósfera, las tasas de calentamiento disminuyeron y la energía térmica se acumuló dentro del material Avcoat del escudo térmico. Esto condujo a la acumulación de gases que forman parte del proceso de ablación (desgaste) previsto. Debido a que el Avcoat no tenía “permeabilidad”, la presión interna se acumuló y produjo el agrietamiento y el desprendimiento desigual de la capa exterior.
Los equipos técnicos realizaron extensas pruebas en tierra para simular el fenómeno de rebote en la reentrada antes de la misión Artemis I. Sin embargo, hicieron pruebas a velocidades de calentamiento mucho más altas que las que la nave espacial experimentó durante su vuelo. Las altas velocidades de calentamiento puestas a prueba en tierra permitieron que el material carbonizado permeable se formara y se desgastara como estaba previsto, liberando la presión del gas. El calentamiento menos severo observado durante la reentrada real de Artemis I desaceleró el proceso de formación de material carbonizado, al tiempo que siguió creando gases en esta capa de material. La presión del gas se acumuló hasta el punto de agrietar el Avcoat y liberar partes de la capa carbonizada. Las mejoras recientes en la instalación de chorro en arco han permitido una reproducción más precisa de los entornos de vuelo registrados por Artemis I, de modo que este comportamiento de agrietamiento pudo demostrarse en pruebas en tierra.
Si bien Artemis I no estaba tripulado, los datos del vuelo mostraron que, si la tripulación hubiera estado a bordo, habría estado a salvo. Los datos de la temperatura de los sistemas del módulo de tripulación dentro de la cabina también estaban dentro de los límites y se mantenían estables, con temperaturas alrededor de los 24 grados centígrados (75 grados Fahrenheit). El desempeño del escudo térmico superó las expectativas.
Los ingenieros comprenden tanto el fenómeno material como el entorno con el que interactúan los materiales durante la entrada a la atmósfera. Al cambiar el material o el entorno, pueden predecir cómo responderá la nave espacial. Los equipos de la NASA acordaron por unanimidad que la agencia puede desarrollar un análisis de vuelo aceptable que mantenga a la tripulación segura utilizando el actual escudo térmico de Artemis II con cambios operativos para su entrada en la atmósfera.
El proceso de investigación de la NASA
Poco después de que los ingenieros de la NASA descubrieran las condiciones del escudo térmico de Artemis I, la agencia comenzó un extenso proceso de investigación, el cual contó con un equipo multidisciplinario de expertos en sistemas de protección térmica, aerotermodinámica, pruebas y análisis térmicos, análisis de estrés (fatiga de materiales), pruebas y análisis de materiales, y muchos otros campos técnicos relacionados. El Centro de Ingeniería y Seguridad de la NASA también participó para aportar su experiencia técnica, incluyendo evaluación no destructiva, análisis térmico y estructural, análisis de árbol de fallas y otros métodos de respaldo de las pruebas.
“Nos tomamos muy en serio nuestro proceso de investigación del escudo térmico, con la seguridad de la tripulación como la fuerza impulsora que mueve esta investigación”, dijo Howard Hu, gerente del Programa Orion del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. “El proceso fue extenso. Le dimos al equipo el tiempo necesario para investigar todas las causas posibles, y trabajaron incansablemente para asegurarse de que entendiéramos el fenómeno y los pasos necesarios para mitigar este problema en futuras misiones”.
El escudo térmico de Artemis I estaba muy cargado de instrumentos para este vuelo, e incluía sensores de presión, extensómetros y termopares a diferentes profundidades del material ablativo. Los datos de estos instrumentos acrecentaron el análisis de muestras físicas, lo que permitió al equipo validar modelos informáticos, crear reconstrucciones de entornos, proporcionar perfiles de temperatura interna y dar información sobre el momento de la pérdida de material carbonizado.
Alrededor de 200 muestras de Avcoat fueron extraídas del escudo térmico de Artemis I en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Alabama para su análisis e inspección. El equipo llevó a cabo una evaluación no destructiva para “ver” dentro del escudo térmico.
Uno de los hallazgos más importantes que arrojó el examen de estas muestras fue que algunas superficies en la zona del Avcoat permeable, las cuales habían sido identificadas antes del vuelo, no sufrieron agrietamiento ni pérdida de material carbonizado. Dado que estas superficies eran permeables al comienzo de la entrada en la atmósfera, los gases producidos por la ablación pudieron ventilarse adecuadamente, eliminando la acumulación de la presión, el agrietamiento y la pérdida de material carbonizado.
Los ingenieros hicieron ocho campañas separadas de pruebas térmicas posteriores al vuelo para respaldar el análisis del origen de estas condiciones, y completaron 121 pruebas individuales. Estas pruebas fueron llevadas a cabo en instalaciones en diferentes lugares de Estados Unidos que cuentan con capacidades únicas, entre ellas: la Instalación de Calentamiento Aerodinámico en el Complejo de Chorro en Arco del centro Ames, para poner a prueba perfiles de calentamiento convectivo con diversos gases de prueba; el Laboratorio de Evaluación de Materiales Endurecidos por Láser en la Base de la Fuerza Aérea Patterson-Wright en Ohio, con el fin de poner a prueba perfiles de calentamiento radiativo y proporcionar radiografías en tiempo real; y la Instalación de Calentamiento por Interacción del centro Ames, para poner a prueba perfiles combinados de calentamiento convectivo y radiativo en el aire en bloques completos, esto es, aplicando todas las pruebas en cada bloque de material.
Los expertos en aerotermia también completaron dos campañas de pruebas en el túnel de viento hipersónico del Centro de Investigación Langley de la NASA en Virginia y en las instalaciones de pruebas aerodinámicas del CUBRC en Buffalo, Nueva York, para realizar pruebas con una diversidad de configuraciones de pérdida de material carbonizado, y mejorar y validar los modelos analíticos. También se realizaron pruebas de permeabilidad en el centro Kratos en Alabama, en la Universidad de Kentucky y en el centro Ames para caracterizar aún mejor el volumen elemental y la porosidad del Avcoat. La instalación de pruebas del centro de investigaciones Advanced Light Source, una instalación para usuarios científicos del Departamento de Energía de Estados Unidos en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, también fue utilizada por los ingenieros para examinar el comportamiento del calentamiento del Avcoat a nivel microestructural.
En la primavera de 2024, la NASA creó un equipo de revisión independiente que realizó una revisión exhaustiva del proceso de investigación, los hallazgos y los resultados de la agencia. La revisión independiente fue dirigida por Paul Hill, un exdirectivo de la NASA que se desempeñó como director principal de vuelo del transbordador espacial para el programa Return to Flight (Regreso a los vuelos) después del accidente del Columbia, quien también dirigió la Dirección de Operaciones de Misiones de la NASA y es miembro actual del Panel Asesor de Seguridad Aeroespacial de la agencia. La revisión se llevó a cabo durante un período de tres meses a fin de evaluar las condiciones del escudo térmico posteriores al vuelo, los datos del entorno para la entrada a la atmósfera, la respuesta térmica del material ablativo y el avance de las investigaciones de la NASA. El equipo de revisión estuvo de acuerdo con los hallazgos de la NASA sobre la causa técnica del comportamiento físico del escudo térmico.
Avances en el escudo térmico
Al saber que la permeabilidad de Avcoat es un parámetro clave para evitar o minimizar la pérdida de material carbonizado, la NASA tiene la información correcta para garantizar la seguridad de la tripulación y mejorar el desempeño de los futuros escudos térmicos del programa Artemis. A lo largo de su historia, la NASA ha aprendido de cada uno de sus vuelos e incorporado mejoras en el hardware y las operaciones. Los datos recopilados a lo largo del vuelo de prueba de Artemis I han proporcionado a los ingenieros información valiosísima para guiar futuros diseños y refinamientos. Los datos de desempeño del vuelo de retorno lunar y un sólido programa de calificación de pruebas en tierra, mejorado después de la experiencia del vuelo de Artemis I, están respaldando las mejoras en la producción del escudo térmico de Orion. Los futuros escudos térmicos para el regreso de Orion en las misiones de alunizaje de Artemis están en producción para lograr una uniformidad y permeabilidad consistente. El programa de calificación se está completando actualmente, junto con la producción de bloques de Avcoat más permeables, en la Instalación de Ensamblaje Michoud de la NASA en Nueva Orleans.
Para obtener más información sobre las campañas Artemis de la NASA, visita el sitio web (en inglés):
https://www.nasa.gov/artemis
-fin-
Meira Bernstein / Rachel Kraft / María José Viñas
Sede, Washington
202-358-1600
meira.b.bernstein@nasa.gov / rachel.h.kraft@nasa.gov / maria-jose.vinasgarcia@nasa.gov
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