אחד האתגרים הגדולים של שליחת מטענים למאדים הוא ההתמודדות עם האטמוספירה של כוכב הלכת. אמנם דק להפליא בהשוואה לזה של כדור הארץ (עם בערך מחצית מ-1% מלחץ האוויר של כדור הארץ), החיכוך האווירי הנובע מכך הוא עדיין בעיה עבור חלליות המחפשות לנחות שם. ובמבט לעתיד, נאס'א מקווה להיות מסוגלת להנחית מטענים כבדים יותר על מאדים כמו גם על כוכבי לכת אחרים - שלחלקם עשויות להיות אטמוספרות צפופות כמו כדור הארץ.
פתרון אפשרי לכך הוא שימוש במטוסי תעופה מתנפחים (המכונה גם מגני חום), המציעים יתרונות רבים על פני קשיחים. כדי לפתח טכנולוגיה זו, נאס'א ו United Launch Alliance (ULA) שיתפו פעולה לפיתוח מגן חום מתנפח המכונה בדיקת טיסה במסלול נמוך של מאט מתנפח (LOFTID). עד 2022, הם מקווים לשלוח את אב הטיפוס החדיש הזה למסלול נמוך של כדור הארץ (LEO), שם הוא ייבדק.
כאשר חללית נכנסת לאטמוספירה, כוחות אווירודינמיים מתחילים להפעיל עליה גרר. זה עוזר להאט את מהירות החללית, להמיר את האנרגיה הקינטית שלה לחום. באופן טבעי, החום הזה יכול להיות אינטנסיבי מאוד, ולהוות איום על החללית ועל כל צוות שיש עליה. מכאן מדוע מטענים ומשימות צוות מצוידים במגני חום כדי להגן עליהם במהלך הכניסה לאטמוספירה.
מאז הקמתה ב-1958, נאס'א הסתמכה במידה רבה על הנעה רטרו-רקטית ומגני חום קשיחים כדי להאט חלליות במהלך פעולות כניסה, ירידה ונחיתה במסלול (EDL). למרבה הצער, מערכות אלו מגיעות עם חלקן של חסרונות, לא המעט שבהם הוא המסה והצורך בחומר הנעה. יחד עם זאת, מדרגיות היא קצת בעיה שכן מטענים גדולים יותר דורשים תרסיס גדול יותר, מה שאומר אפילו יותר מסה.
זה המקום שבו מגני חום מתנפחים שימושיים במיוחד. באמצעות טכנולוגיה זו, נאס'א וסוכנויות חלל אחרות יוכלו להשתמש במטוסי אוויר גדולים יותר שיכולים לייצר יותר גרר תוך חיסכון במסה. על ידי שילוב רעיונות כמו LOFTID בחללית שלהם, המשתמשת בכוחות אווירודינמיים במקום הנעה, נאס'א עומדת לחולל מהפכה בדרך שבה היא מספקת מטענים לכוכבי לכת ולמסלול.
הקונספט הוא דוגמה לכך מאטה אווירודינמי מתנפח היפרסוני טכנולוגיית (HIAD), אותה חוקרת נאס'א כבר למעלה מעשור. HIAD לא רק מספקת את הדרך היעילה ביותר להאטת חללית הנכנסת לכוכב לכת עם אטמוספירה, אלא גם מתגברת על מגבלות האריזה של מערכות קשיחות על ידי שימוש בחומרים מתנפחים שניתן לאחסן בתוך רכב השיגור.
טכנולוגיה זו היא אפוא הדרך היעילה ביותר להאטת חללית הנכנסת לכוכב לכת עם אטמוספירה, ויכולה לאפשר מסות גדולות יותר להימסר לכל גובה בכוכב האמור. לאחר ביצוע שני מבחני טיסה תת-מסלוליים, מבחן הטיסה המסלולית של LOFTID (בשנת 2022) הוא השלב ההגיוני הבא בתהליך ההוכחה שכן הוא יאפשר לאמת את הטכנולוגיה עבור מספר יישומי משימה.
בדיקות החבילה והפריסה של LOFTID החלו בבדיקת עומס כדי לוודא שמגן החום יפעל כצפוי בטיסה בתנאי חיים אמיתיים. קרדיט: נאס'א
לאחר השלמת הבדיקה וניתן לשלב את הטכנולוגיה, LOFTID ומושגים אחרים של HIAD יכולים לאפשר משימות לכוכבי לכת וגופים אחרים במערכת השמש, כמו גם מיקומים בעלי גובה גבוה יותר. זה יכול לשמש גם עבור מטענים וצוותים שחוזרים מה- תחנת חלל בינלאומית (ISS) לכדור הארץ, כמו גם למען שחזור רכיבים לשימוש חוזר (כגון המנועים המוצעים ב-ULA רקטה וולקן ).
הבדיקות עדיין נמשכות במרכז המחקר לנגלי של נאס'א, שם מהנדסים מכינים את מגן החום המתנפח לשיגור. זה מורכב ממדידת הטמפרטורה של גז חנקן בזמן שהוא יוצא מהמיכלים שישמשו במהלך טיסת המבחן הבכורה. בדיקות אריזה ופריסה נערכים גם על ידי Airborne System, חברה לתכנון וייצור מצנחים בסנטה אנה, קליפורניה.
אם הכל ילך כשורה עם מבחן המסלול ב-2022, אנו יכולים לצפות שפגזי אוויר מסוג HIAD יהפכו למאפיין קבוע למשימות למאדים, נוגה, טיטאן וגופים אחרים במערכת השמש שיש להם אטמוספרות צפופות יותר. הקפד לבדוק את הסרטון הזה של מגן החום של LOFTID, באדיבות מרכז המחקר של נאס'א לאנגלי:
לקריאה נוספת: נאס'א