Eine der größeren Herausforderungen beim Senden von Nutzlasten zum Mars besteht darin, sich mit der Atmosphäre des Planeten auseinanderzusetzen. Obwohl die Luftreibung im Vergleich zur Erde unglaublich dünn ist (mit ungefähr der Hälfte von 1% des Luftdrucks der Erde), ist sie dennoch ein Problem für Raumfahrzeuge, die dort landen möchten. Mit Blick auf die Zukunft hofft die NASA, schwerere Nutzlasten auf dem Mars und anderen Planeten landen zu können - von denen einige möglicherweise eine so dichte Atmosphäre wie die Erde haben.
Eine mögliche Lösung hierfür ist die Verwendung von aufblasbaren Aeroshells (auch bekannt als Hitzeschilde), die gegenüber starren Aeroshells zahlreiche Vorteile bieten. Um diese Technologie zu entwickeln, haben die NASA und die United Launch Alliance (ULA) gemeinsam einen aufblasbaren Hitzeschild entwickelt, der als erdnaher Flugtest eines aufblasbaren Verzögerers bekannt ist (
Wenn ein Raumschiff in eine Atmosphäre eintritt, üben aerodynamische Kräfte einen Widerstand auf es aus. Dies hilft, das Raumschiff zu verlangsamen und seine kinetische Energie in Wärme umzuwandeln. Natürlich kann diese Hitze sehr intensiv werden und eine Bedrohung für das Raumschiff und jede Besatzung darstellen, die es an Bord hat. Daher sind Nutzlasten und Missionen mit Besatzung mit Hitzeschildern ausgestattet, um sie beim Eintritt in die Atmosphäre zu schützen.
Seit ihrer Gründung im Jahr 1958 hat sich die NASA stark auf Retro-Raketenantriebe und starre Hitzeschilde verlassen, um Raumfahrzeuge während des Ein-, Abstiegs- und Landevorgangs (EDL) der Orbitalen zu verlangsamen. Leider weisen diese Systeme einige Nachteile auf, nicht zuletzt die Masse und den Bedarf an Treibmittel. Gleichzeitig ist die Skalierbarkeit ein Problem, da größere Nutzlasten eine größere Aeroshell erfordern, was noch mehr Masse bedeutet.
Hier sind aufblasbare Hitzeschilde besonders nützlich. Mit dieser Technologie könnten die NASA und andere Weltraumagenturen größere Aeroshells verwenden, die mehr Luftwiderstand erzeugen und gleichzeitig Masse sparen könnten. Durch die Integration von Ideen wie LOFTID in ihre Raumfahrzeuge, die aerodynamische Kräfte anstelle von Antrieben nutzen, kann die NASA die Art und Weise revolutionieren, wie sie Nutzlasten an Planeten und in die Umlaufbahn liefert.
Das Konzept ist ein Beispiel für die HIAD-Technologie (Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator), die die NASA seit über einem Jahrzehnt erforscht. HIAD bietet nicht nur die massenwirksamste Möglichkeit, ein Raumschiff, das mit einer Atmosphäre in einen Planeten eintritt, zu verlangsamen, sondern überwindet auch die Verpackungsbeschränkungen starrer Systeme, indem aufblasbare Materialien verwendet werden, die in der Trägerrakete verstaut werden können.
Diese Technologie ist daher die massenwirksamste Methode, um ein Raumfahrzeug, das in einen Planeten mit einer Atmosphäre eintritt, zu verlangsamen, und könnte es ermöglichen, größere Massen auf jede Höhe auf diesem Planeten zu befördern. Nach zwei suborbitalen Flugtests hat die
Sobald der Test abgeschlossen ist und die Technologie integriert werden kann,
Im Langley Research Center der NASA laufen noch Tests, in denen Ingenieure den aufblasbaren Hitzeschild für den Start vorbereiten. Dies besteht aus der Messung der Temperatur von Stickstoffgas, das aus den Tanks entlüftet wird, die während des ersten Testfluges verwendet werden. Pack- und Bereitstellungstests werden auch von Airborne System durchgeführt, einem Unternehmen für Fallschirmkonstruktion und -herstellung in Santa Ana, Kalifornien.
Wenn mit dem Orbital-Test im Jahr 2022 alles gut läuft, können wir davon ausgehen, dass HIAD-Aeroshells ein regelmäßiges Merkmal für Missionen zu Mars, Venus, Titan und anderen Körpern im Sonnensystem mit dichteren Atmosphären werden. Schauen Sie sich auch dieses Video des LOFTID-Hitzeschilds an, das vom NASA Langley Research Center zur Verfügung gestellt wurde:
