A NASA és a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium (LBNL) mérnökei röntgentomográfiával és mesterséges intelligenciával tették láthatóvá, miként bomlanak le a hővédő anyagok közvetlenül a felhevítés során.

A hővédő pajzs minden, a Földre visszatérő űrhajó létfontosságú eleme. A legtöbb ilyen rendszer az abláció elvén működik: a pajzs anyaga elnyeli a hőenergiát, majd fokozatosan elég vagy lemorzsolódik, így vezeti el az extrém hőt az űrkapszulától. A kutatók azonban eddig jellemzően csak eredeti állapotában, illetve a leszállás után vizsgálhatták meg a hővédelmet.

Az Artemis I személyzet nélküli holdmissziója arra is rávilágított, hogy a szokásos számítógépes szimulációk nem mindig pontosak. Az űrhajó pajzsa egyenetlenül égett, és váratlan mélyedések alakultak ki rajta. A hiányzó ismeretek pótlására a NASA laboratóriuma az LBNL Advanced Light Source kutatóközpontjával fogott össze.

A mérnökök olyan különleges kamrát építettek, amely az atmoszférába való belépés körülményeit utánozza: az anyagmintákat 900 Celsius-fokig hevítették, meghatározott gáznyomás mellett. A legfontosabb újítás a röntgen-mikrotomográfia, vagyis a micro-CT alkalmazása volt. Ezzel már a hő okozta roncsolódás közben átvilágíthatták a mintákat, és részletes háromdimenziós modelleket készíthettek róluk.

Két elterjedt hővédő anyag tesztelése eltérő szerkezeti leépülést mutatott. A parafával töltött, hagyományos SLA-561V bevonatból gyorsan elpárologtak a farészecskék, üregeket hagyva maguk után. A korszerűbb, szilikonalapú SLA-220-ban ezzel szemben mikroszkopikus csatornák bonyolult hálózata alakult ki, amelyen keresztül a forró gáz távozott.

A röntgenfelvételeknél rendszerint választani kell a nagy sebesség és a nagy felbontás között. A kutatók ezt egy generatív ellenséges hálózat, vagyis GAN (Generative Adversarial Network) segítségével igyekeztek áthidalni. A neurális hálózatot a gyakori, de kevésbé éles képkockákon tanították be, majd az algoritmus valós időben egészítette ki ezeket jó minőségű, teljes értékű 3D-videóvá.

Az eljárás hozzájárulhat ahhoz, hogy a NASA és a SpaceX űrhajóihoz megbízhatóbb hővédő pajzsokat fejlesszenek.