Lorsque Orion, le vaisseau spatial humain de prochaine génération de la NASA, décollera pour son premier vol d'essai sans pilote plus tard cette année, une expérience de rayonnement conçue par les meilleurs lycéens américains prendra son essor et jouera un rôle clé dans la recherche de la meilleure façon de protéger la santé des futurs astronautes américains. alors qu'ils s'aventurent plus loin dans l'espace profond que jamais - en passant de la Lune aux Astéroïdes, à Mars et au-delà!
L'expérience de rayonnement conçue par les étudiants était la pièce maîtresse d'un concours d'un an d'Exploration Design Challenge (EDC) parrainé par la NASA, le maître d'œuvre d'Orion Lockheed Martin et le National Institute of Aerospace, et était ouvert aux équipes de lycées aux États-Unis.
La conception de l'expérience gagnante est venue d'une équipe de cinq élèves du secondaire de la Governor's School for Science and Technology de Hampton, en Virginie, et a été annoncée par l'administrateur de la NASA, Charles Bolden, à l'ouverture du USA Science and Engineering Festival 2014 qui s'est tenu à Washington. , DC le 25 avril.
L'objectif du concours EDC était de construire et de tester des conceptions de boucliers afin de minimiser l'exposition aux rayonnements et les effets néfastes sur la santé humaine à l'intérieur du nouveau vaisseau spatial Orion de la NASA dont le lancement est prévu en orbite lors de la mission de recherche d'explorations Flight Test-1 (EFT-1) en décembre 2014. Voir la photo de conception de l'expérience ici.
Pendant le vol EFT-1, Orion volera à travers le champ de rayonnement dense qui entoure la Terre dans une enveloppe protectrice d'ions électriquement chargés - connue sous le nom de ceinture de Van Allen - qui commence à 600 miles au-dessus de la Terre.
Aucun humain n'a traversé la ceinture de Van Allen en plus de 40 ans depuis l'ère Apollo.
L'équipe ARES de Hampton VA a été choisie parmi un groupe de cinq équipes finalistes annoncées en mars 2014.
"C'est une excellente journée pour l'équipe ARES - vous avez accompli un travail remarquable", a déclaré l'administrateur de la NASA, Bolden.
«Je tiens vraiment à féliciter tous nos finalistes. Vous êtes des exemples remarquables de la puissance de l'innovation américaine. Votre passion pour la découverte et les idées créatives que vous avez avancées nous ont fait réfléchir et nous ont aidés à jeter un regard neuf sur un problème très difficile sur notre chemin vers Mars. »
Étant donné que Orion EFT-1 grimpera à une altitude d'environ 3 600 miles, la mission offre aux scientifiques la possibilité de comprendre comment atténuer le niveau d'exposition aux radiations subie par les équipages d'astronautes qui seront propulsés vers des destinations lointaines à partir de la fin de cette décennie.
Les équipes d'étudiants ont utilisé un outil de simulation appelé OLTARIS, l'outil en ligne pour l'évaluation du rayonnement dans l'espace, utilisé par les scientifiques et les ingénieurs de la NASA pour étudier les effets du rayonnement spatial sur les matériaux de protection, l'électronique et les systèmes biologiques.
En collaboration avec des mentors de la NASA et de Lockheed Martin, chaque équipe a construit des prototypes et utilisé le programme OLTARIS pour calculer l'efficacité de leurs conceptions - en utilisant plusieurs matériaux à différentes épaisseurs - pour se protéger contre les radiations dans la ceinture inférieure de Van Allen.
«L'expérience est une conception Tesseract - légèrement moins structurellement saine qu'une sphère, car les contraintes sont situées loin du cube sur les phalanges. Les matériaux et la distribution des matériaux à l'intérieur du tesseract ont été déterminés par la recherche et la simulation à l'aide du programme OLTARIS », m'a dit la porte-parole de Lockheed Martin, Allison Rakes.
Les étudiants ont mené des recherches pour déterminer les matériaux les plus efficaces pour protéger contre les rayonnements afin de protéger un dosimètre logé à l'intérieur - un instrument utilisé pour mesurer l'exposition aux rayonnements.
«Les choix et épaisseurs finaux des matériaux sont (de l'extérieur vers l'intérieur): tantale (0,0762 cm / 0,030 po), étain (0,01016 cm / 0,040 po), zirconium (0,0762 cm / 0,030 po), aluminium ( .0762 cm / .030 in) et Polyéthylène (9.398 cm / 3.70 in) », selon Rakes.
À la fin du vol EFT-1, les élèves utiliseront la mesure pour déterminer dans quelle mesure leur conception a protégé le dosimètre.
Mais la première équipe ARES doit préparer sa proposition gagnante pour le vol. Ils travailleront avec une équipe d'intégration de la NASA et de Lockheed Martin pour faire approuver, assembler et installer la conception expérimentale dans le module d'équipage d'Orion.
Tout le travail acharné des étudiants sera payant en décembre lorsque Lockheed Martin accueillera l'équipe ARES au Kennedy Space Center en Floride pour assister au décollage de leur importante expérience à l'intérieur d'Orion au sommet du gigantesque booster Delta IV Heavy à trois canons.
46 équipes de partout au pays ont soumis des propositions d'expériences d'ingénierie à l'EDC visant à stimuler les étudiants à travailler sur un projet en sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (STEM) qui s'attaque à l'un des dangers les plus importants du vol spatial humain - l'exposition aux rayonnements.
«Le défi Exploration Design a déjà atteint 127 000 étudiants à travers le monde - les engageant dans des défis d'ingénierie du monde réel et enflammant leur imagination sur les possibilités infinies de découverte de l'espace», a déclaré Lockheed Martin, président et chef de la direction, Marillyn Hewson.
Le vol EFT-1 de deux heures et quatre heures portera le vaisseau spatial Orion et son deuxième étage attaché à une altitude orbitale de 3 600 milles, environ 15 fois plus élevée que la Station spatiale internationale (ISS) - et plus loin que n'importe quel vaisseau spatial humain. voyagé en 40 ans.
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