Una tecnologia di decelerazione gonfiabile che un giorno potrebbe aiutare gli umani ad atterrare su Marte volerà sullo stesso razzo Atlas V del satellite JPSS-2.

I lander lunari dell'Apollo hanno lanciato razzi retrò per far atterrare gli umani sulla Luna. La navetta spaziale faceva affidamento sulla resistenza dell'atmosfera per agire come un freno durante il rientro sulla Terra. Ma sparare razzi richiede il trasporto di molto carburante. E l'atmosfera marziana, che è circa 100 volte più sottile del nostro, è troppo sottile per produrre una resistenza sufficiente a rallentare un veicolo spaziale il più facilmente possibile sulla Terra.

Il 2, Rover Curiosity da 000 libbre, che è atterrato su Marte nel 2012, è la cosa più grande che abbiamo mai inviato al Pianeta Rosso, e vicino al limite di peso per la tecnologia di decelerazione esistente.

"Proprio adesso, gli scudi termici sono rigidi, e la dimensione massima è vincolata dalle dimensioni del veicolo di lancio, "ha detto Barry Bryant, project manager per il test di volo in orbita terrestre bassa di un deceleratore gonfiabile, o LOFTID, al Langley Research Center della NASA.

La consegna degli umani e del loro carico su Marte richiederà carichi utili molto più grandi. Gli esseri umani hanno bisogno di molto cibo, acqua, aria, isolamento, protezione dalle radiazioni e sistemi di supporto vitale, i rover no.

"Per portare gli umani su Marte, dobbiamo consegnare una piccola casa, " ha detto Neil Cheatwood, ingegnere senior per l'ingresso planetario, discesa e atterraggio al Langley Research Center della NASA. "Hai bisogno di un aeroshell molto più grande di quello che puoi inserire in un razzo."

Ma per poter consegnare un giorno quel carico utile, gli ingegneri devono prima dimostrare che il deceleratore può sopravvivere all'incredibile calore e alle velocità di rientro.

Inserisci ID LOFT, una partnership tra Space Technology Mission Directorate della NASA e United Launch Alliance. È l'ultimo passo in un tipo di tecnologia nota come deceleratore aerodinamico gonfiabile ipersonico.

LOFTID volerà in condivisione con il satellite in orbita polare JPSS-2 nel marzo 2022.

Questo volo non trasporterà un carico utile, ma metterà alla prova la capacità del veicolo di sopravvivere al rientro sulla Terra dallo spazio, produrre la resistenza atmosferica desiderata e, Cheatwood ha detto, "mostrano un'adeguata stabilità aerodinamica per tenerci puntati in avanti e non solo per cadere".

JPSS-2, essere ribattezzato NOAA-21 dopo essere entrato in orbita, è una continuazione della serie di satelliti Joint Polar Satellite System, che forniscono dati che informano le previsioni a sette giorni e gli eventi meteorologici estremi. Gli strumenti dei satelliti JPSS ci parlano anche di incendi, vulcani, ozono atmosferico, perdita di ghiaccio e salute degli oceani.

"La nostra missione JPSS-2 è letteralmente focalizzata sulla Terra, " ha detto Greg Mandt, direttore del Programma JPSS. "Pensare che potremmo condividere parte della capacità in eccesso del nostro veicolo di lancio Atlas per testare tecnologie che supporteranno l'esplorazione umana di Marte è un enorme vantaggio".

LOFTID verrà piegato e impacchettato durante il lancio e quindi gonfiato appena prima del rientro. La struttura gonfiabile è realizzata in fibre sintetiche, intrecciati in tubi 15 volte più resistenti dell'acciaio. I tubi sono arrotolati in modo che quando vengono gonfiati, formano la forma di un cono smussato. Il sistema di protezione termica che copre la struttura gonfiabile è progettato per sopravvivere a temperature di ingresso roventi e in grado di resistere a 2, 900 gradi Fahrenheit. L'aeroshell costruito per la dimostrazione di volo raggiungerà i 20 piedi di diametro quando sarà dispiegato, quasi cinque volte la sua dimensione quando riposto e la lunghezza di un mini scuolabus. Gli ingegneri ritengono che possa essere scalato per ospitare carichi utili di grandi dimensioni.

"Se guardi alle auto a basso consumo di carburante, sono ottimizzati per ridurre al minimo la resistenza, " disse Cheatwood, che è anche il principale investigatore di LOFTID. "Parte della loro efficienza deriva da una massa ridotta, e parte è la forma aerodinamica. Cerchiamo il contrario. Vogliamo massimizzare la resistenza".

Dopo che il satellite JPSS-2 è stato consegnato alla sua orbita, il centauro, il secondo stadio del razzo, effettuerà una manovra di deorbita verso un'orbita inferiore. Il Centaur punterà il veicolo LOFTID verso il punto di ingresso atmosferico desiderato e consentirà all'aeroshell di gonfiarsi. Il Centauro quindi farà girare il veicolo per dargli stabilità giroscopica, espellerlo, e quindi eseguire una manovra di deviazione. Quando LOFTID rientra nell'atmosfera terrestre, rallenterà dalla velocità ipersonica a quella subsonica, dispiega un paracadute e poi atterra, probabilmente nell'Oceano Pacifico vicino alle Hawaii. Si prevede che raggiunga velocità fino a 5 miglia al secondo.

Portare gli umani sulla superficie di Marte è solo una delle tante possibili applicazioni di LOFTID. United Launch Alliance è interessata al suo potenziale per recuperare i motori di richiamo dopo il lancio. La tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per trasportare apparecchiature dalla Stazione Spaziale Internazionale o per restituire materiali come cavi in ​​fibra ottica fabbricati nello spazio.

"ULA è entusiasta di lavorare con NOAA e NASA per dimostrare questa tecnologia fondamentale, " ha detto Michael Holguin, senior program manager per la missione LOFTID per United Launch Alliance. "Non solo per il recupero dei motori per il riutilizzo del motore del programma Vulcan Centaur, ma anche per l'intero programma spaziale, rientro di veicoli spaziali sulla Terra e su altri corpi planetari".