2024 年 7 月，作为第二次肯塔基州再入探测器实验 (KREPE-2) 的一部分，五个学生建造的太空舱经受了重返地球大气层的酷热。科学家们现在正在分析 KREPE-2 实验的数据，这可能会推动隔热罩的开发，以在航天器返回地球时保护它们。
该任务的目的是在真实的再入条件下对各种隔热罩原型进行测试，看看它们的性能如何。这些实验舱由肯塔基大学的学生建造，并由 NASA STEM 参与办公室内的 NASA刺激竞争性研究计划(EPSCoR) 资助，在下降过程中全部在超过 4,000 华氏度的温度下幸存下来。
这些足球大小的太空舱还在其火热的旅程中通过铱卫星网络成功传输了宝贵的数据。目前正在分析他们提供的大量信息，以考虑当前和未来的航天器设计，并改进未来实验的设计。
“这些数据以及用于获取数据的仪器有助于 NASA 设计和评估当前和新型航天器的性能，这些航天器将宇航员和货物运送到太空。”NASA 约翰逊航天中心热防护系统高级学科专家斯坦·布斯洛格 (Stan Bouslog) 说道。休斯敦航天中心的他担任该机构该项目的技术监督员。
冒险一试：通过火热的下降进行沟通
“‘像飞行一样测试’热防护系统的唯一方法是将其暴露在穿过大气层的实际高超音速飞行中，”布斯洛格说。
这些独立的太空舱于 2024 年 1 月在诺斯罗普·格鲁曼公司的天鹅座无人飞船上与其他货物一起发射到国际空间站。 7 月 12 日，当轨道实验室飞越南大西洋上空时，货运飞船与空间站分离。当天鹅座航天器在重返大气层期间开始按计划解体时，KREPE-2 太空舱检测到一个信号（温度峰值或加速度）以开始记录数据并从飞行器中释放。此时，他们正以大约每小时 16,000 英里的速度在大约 180,000 英尺的高度飞行。
肯塔基大学的学生团队和顾问观察并等待了解胶囊的表现。
当太空舱降落在大气层中时，一组人在南太平洋库克群岛附近飞行的一架飞机上观看了天鹅座飞船的返回。该航班是与澳大利亚昆士兰州图文巴的南昆士兰大学和德国斯图加特的斯图加特大学合作安排的。肯塔基大学机械和航空航天工程教授、该实验的首席研究员亚历山大·马丁(Alexandre Martin)也在这次飞行中。
马丁说：“我们飞到接近重返大气层的路径进行科学测量。”他补充说，他们使用了多个摄像机和光谱仪来观察重返大气层。 “我们现在对天鹅座飞行器的解体事件以及胶囊的释放有了更好的了解。”
与此同时，肯塔基大学高超音速研究所的成员聚集在该大学观看通过电子邮件发送的 KREPE-2 数据。当他们冲向地球时，所有五人都成功传达了他们的飞行状况。
“提取数据并进行分析需要时间，”马丁说。 “但最大的成就是每个胶囊都发送数据。”
肯塔基大学学生团队的成员已开始分析数据，以数字方式重建传输时的飞行环境，为未来的计算机建模和隔热罩设计提供关键见解。
艺术家对重返大气层期间 KREPE-2 太空舱之一的渲染。
A. 马丁、P. 罗杰斯、L. 杨、J. 亚当斯，肯塔基大学
以学生的成功为基础
该任务建立在 2022 年 12 月进行的 KREPE-1 成就的基础上。在该实验中，两个太空舱在重新进入地球大气层时记录了温度测量值，并将这些数据转发到地面。
KREPE-2 再入期间收集的广泛数据集包括隔热罩测量值（例如温度）以及飞行数据（包括压力、加速度和角速度）。该团队还成功测试了光谱仪，该光谱仪提供了胶囊前面冲击波的光谱数据。
“KREPE-1 确实是为了证明我们可以做到，”马丁说。 “对于 KREPE-2，我们希望对胶囊进行全面检测，并真正看看我们能学到什么。”
KREPE-3 目前定于 2026 年举行。
正在进行的项目为肯塔基大学的学生团队（从本科生到博士生）提供了宝贵的机会，为航天技术创新做出贡献。
“这项工作完全由学生完成：制造、运行模拟、处理所有 NASA 审查以及进行所有测试，”马丁说。 “当然，我们在那里进行监督，但始终是学生使这些任务成为可能。”
