Una delle maggiori sfide dell'invio di carichi utili su Marte è fare i conti con l'atmosfera del pianeta. Sebbene incredibilmente sottile rispetto a quello terrestre (con circa la metà dell'1% della pressione atmosferica terrestre), l'attrito dell'aria risultante è ancora un problema per i veicoli spaziali che cercano di atterrare lì. E guardando al futuro, La NASA spera di far atterrare carichi più pesanti su Marte, così come altri pianeti, alcuni dei quali possono avere atmosfere dense come la Terra.

Una possibile soluzione a questo è l'uso di scudi termici aeroshell gonfiabili che offrono vantaggi rispetto a quelli rigidi. Per sviluppare questa tecnologia, La NASA e la United Launch Alliance (ULA) hanno collaborato per sviluppare uno scudo termico gonfiabile noto come LOFTID (Low-Earth Orbit Flight Test of a Inflatable Decelerator). Entro il 2022, sperano di inviare questo prototipo all'avanguardia nell'orbita terrestre bassa (LEO), dove sarà testato.

Quando un veicolo spaziale entra in un'atmosfera, le forze aerodinamiche esercitano resistenza su di esso. Questo rallenta la navicella spaziale, trasformando la sua energia cinetica in calore. Naturalmente, questo calore può diventare molto intenso, costituire una minaccia per la navicella spaziale e per qualsiasi equipaggio a bordo. Così, i carichi utili e le missioni con equipaggio sono dotati di scudi termici per proteggerli durante l'ingresso nell'atmosfera.

Fin dalla sua nascita nel 1958, La NASA ha fatto molto affidamento sulla propulsione a retrorazzi e sugli scudi termici rigidi per decelerare i veicoli spaziali durante l'ingresso orbitale, operazioni di discesa e atterraggio (EDL). Sfortunatamente, questi sistemi hanno la loro parte di inconvenienti, non ultimo dei quali è la massa e la necessità di propellente. Allo stesso tempo, la scalabilità è un po' un problema poiché carichi utili più grandi richiedono un aeroshell più grande, il che significa ancora più massa.

È qui che gli scudi termici gonfiabili sono particolarmente utili. Utilizzando questa tecnologia, La NASA e altre agenzie spaziali sarebbero in grado di utilizzare aeroshell più grandi che potrebbero produrre più resistenza risparmiando sulla massa. Incorporando idee come LOFTID, che utilizzano forze aerodinamiche invece di propulsione, La NASA è pronta a rivoluzionare il modo in cui fornisce carichi utili ai pianeti e in orbita.

Il concetto è un esempio di tecnologia del deceleratore aerodinamico gonfiabile ipersonico (HIAD), che la NASA sta studiando da oltre un decennio. HIAD non solo fornisce il modo più efficace in termini di massa per decelerare un veicolo spaziale che entra in un pianeta con un'atmosfera, ma supera anche i limiti di imballaggio dei sistemi rigidi utilizzando materiali gonfiabili che possono essere stivati ​​all'interno del veicolo di lancio.

Questa tecnologia è quindi il modo più efficace in termini di massa per decelerare un veicolo spaziale che entra in un pianeta con un'atmosfera, e potrebbe fornire masse maggiori a qualsiasi elevazione del pianeta. Dopo aver condotto due test di volo suborbitale, il test di volo orbitale LOFTID (nel 2022) è il prossimo passo logico nel processo di prova poiché consentirà la convalida della tecnologia per una serie di applicazioni di missione.

Una volta che i test sono stati completati e la tecnologia può essere integrata, LOFTID e altri concetti HIAD potrebbero consentire missioni su altri pianeti e corpi nel sistema solare, così come i luoghi che sono più alti in elevazione. Potrebbe essere utilizzato anche per i carichi utili e gli equipaggi di ritorno dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) alla Terra, così come per il recupero di componenti riutilizzabili come i motori del razzo Vulcan proposto dall'ULA.

I test sono ancora in corso presso il Langley Research Center della NASA, dove gli ingegneri stanno preparando lo scudo termico gonfiabile per il lancio. Consiste nel misurare la temperatura del gas azoto che fuoriesce dai serbatoi che verranno utilizzati durante il volo di prova inaugurale. Anche i test di imballaggio e distribuzione vengono condotti da Airborne System, un'azienda di progettazione e produzione di paracadute a Santa Ana, California.

Se tutto andrà bene con il test orbitale nel 2022, possiamo aspettarci che gli aeroshell di tipo HIAD diventino una caratteristica normale per le missioni su Marte, Venere, Titano, e altri corpi nel sistema solare che hanno atmosfere più dense.