En av de större utmaningarna med att skicka nyttolaster till Mars är att behöva kämpa med planetens atmosfär. Även om det är otroligt tunt jämfört med jordens (med ungefär hälften av 1% av jordens lufttryck), är den resulterande luftfriktionen fortfarande ett problem för rymdskepp som vill landa där. Och med tanke på framtiden hoppas NASA kunna landa tyngre nyttolaster på Mars såväl som andra planeter - av vilka vissa kan ha atmosfärer lika täta som Jorden.
En möjlig lösning på detta är användningen av uppblåsbara aeroshells (aka. Värmesköldar), som erbjuder många fördelar jämfört med styva. För att utveckla denna teknik har NASA och United Launch Alliance (ULA) samarbetat för att utveckla en uppblåsbar värmesköld som kallas Low-Earth Orbit Flight Test of a Inflatable Decelerator (
När ett rymdskepp kommer in i en atmosfär börjar aerodynamiska krafter utöva drag på den. Detta hjälper till att bromsa rymdskeppet och omvandla dess kinetiska energi till värme. Naturligtvis kan denna värme bli mycket intensiv och utgöra ett hot mot rymdskeppet och alla besättningar den kan ha ombord. Därför är nyttolast och besättningsuppdrag utrustade med värmesköldar för att skydda dem under atmosfärisk inträde.
Sedan starten 1958 har NASA förlitat sig starkt på retro raketframdrivning och styva värmesköldar för att bromsa rymdfarkoster under operationer för orbital inträde, nedstigning och landning (EDL). Tyvärr har dessa system en del av nackdelarna, inte minst är massan och behovet av drivmedel. Samtidigt är skalbarhet lite problem eftersom större nyttolaster kräver en större aeroshell, vilket innebär ännu mer massa.
Det är här uppblåsbara värmesköldar är särskilt användbara. Med hjälp av denna teknik skulle NASA och andra rymdbyråer kunna använda större aeroshell som skulle kunna ge mer drag medan de sparar på massan. Genom att integrera idéer som LOFTID i sitt rymdskepp, som använder aerodynamiska krafter istället för framdrivning, står NASA för att revolutionera hur det levererar nyttolaster till planeter och i omloppsbana.
Konceptet är ett exempel på Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (HIAD) -teknologi, som NASA har forskat i över ett decennium. HIAD tillhandahåller inte bara det mest masseffektiva sättet att retardera ett rymdskepp som kommer in i en planet med en atmosfär, utan övervinner även förpackningens begränsningar för styva system genom att använda uppblåsbara material som kan förvaras i lanseringsfordonet.
Denna teknik är därför det mest masseffektiva sättet att retardera ett rymdskepp som kommer in i en planet med en atmosfär, och kan göra det möjligt för större massor att levereras till alla höjder på nämnda planet. Efter att ha genomfört två suborbitalflygtester,
När testen är klar och tekniken kan integreras,
Tester pågår fortfarande vid NASA: s Langley Research Center, där ingenjörer förbereder den uppblåsbara värmeskölden för lansering. Detta består av att mäta temperaturen på kvävgas när den ventileras från tankarna som kommer att användas under den jungfruliga testflykten. Packning och distributionstest genomförs också av Airborne System, ett fallskärmsdesign- och tillverkningsföretag i Santa Ana, Kalifornien.
Om allt går bra med omloppstestet 2022, kan vi förvänta oss att aeroshells av HIAD-typ kommer att bli en vanlig funktion för uppdrag till Mars, Venus, Titan och andra kroppar i solsystemet som har tätare atmosfärer. Och se till att kolla in den här videon av LOFTID-värmeskölden, med tillstånd av NASA Langley Research Center:
