Nel 2022, il test di volo in orbita terrestre bassa di un deceleratore gonfiabile (LOFTID) ha dimostrato un aeroshell trasversale, una sorta di scudo termico, per il rientro atmosferico. Una delle sfide che la NASA deve affrontare è come trasportare carichi pesanti (esperimenti, attrezzature e persone) verso destinazioni dotate di atmosfera, poiché gli attuali aeroshell rigidi sono vincolati dalle dimensioni della calotta del razzo. Una soluzione è un aeroshell gonfiabile che può essere dispiegato su una scala molto più grande della calotta. Questa tecnologia consente una varietà di missioni NASA proposte verso destinazioni come Marte, Venere, Titano e il ritorno sulla Terra. Quando un veicolo spaziale entra in atmosfera, le forze aerodinamiche agiscono su di esso. In particolare, la resistenza aerodinamica contribuisce a rallentarlo, convertendo la sua energia cinetica in calore. Sfruttare la resistenza atmosferica è il metodo più efficiente in termini di massa per rallentare un veicolo spaziale.
L’atmosfera di Marte è molto meno densa di quella terrestre e rappresenta una sfida estrema per la decelerazione aerodinamica. L’atmosfera è sufficientemente densa da generare una certa resistenza aerodinamica, ma troppo rarefatta per decelerare la sonda con la stessa rapidità che avrebbe nell’atmosfera terrestre. Il grande guscio aerodinamico dispiegabile di LOFTID – una struttura gonfiabile protetta da uno scudo termico flessibile – funge da freno gigante durante l’attraversamento dell’atmosfera marziana. Il grande guscio aerodinamico crea maggiore resistenza aerodinamica e inizia a rallentare negli strati superiori dell’atmosfera, consentendo alla sonda di decelerare prima, a quote più elevate, e contemporaneamente di subire un riscaldamento meno intenso. LOFTID sta dimostrando un grande aeroshell – 6 metri di diametro o circa 20 piedi – con ingresso dall’orbita terrestre bassa, per dimostrare questa tecnologia in condizioni rilevanti per molte potenziali applicazioni. I vantaggi dell’utilizzo del design del deceleratore gonfiabile per una varietà di applicazioni spaziali includono:
- Atterraggio di carichi pesanti (massa)
- Atterraggio in località ad altitudini più elevate (altitudine)
- Consentire un migliore utilizzo dell’intero volume della carenatura di un veicolo di lancio stivando l’aeroshell davanti al veicolo spaziale al momento del lancio, anziché incapsularlo all’interno di un aeroshell rigido
La tecnologia dei deceleratori gonfiabili è scalabile sia per missioni con equipaggio che per grandi missioni robotiche su Marte. Le potenziali applicazioni commerciali includono, in ordine crescente di scala (e in base al carico utile):
- Ritorno in orbita terrestre bassa; volo libero, materiali prodotti nello spazio [scala da 3 a 6 metri]
- Stazione Spaziale Internazionale senza precedenti con massa ridotta [scala da 8 a 12 metri]
- Accesso allo spazio a costi inferiori tramite il recupero delle risorse del veicolo di lancio [scala 12 metri]
Il progetto LOFTID fa parte del programma Technology Demonstration Missions (Missioni Dimostrative Tecnologiche) dello Space Technology Mission Directorate della NASA . Il progetto è gestito dal Langley Research Center della NASA a Hampton, in Virginia, in collaborazione con la United Launch Alliance.
Saperne di più:
- Scudo termico gonfiabile: un passo più vicino alla dimostrazione del 2022
- Il deceleratore gonfiabile verrà trasportato sul satellite JPSS-2
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