Um dos maiores desafios de enviar cargas úteis a Marte é lutar contra a atmosfera do planeta. Embora incrivelmente fino em comparação com o da Terra (com cerca de metade de 1 por cento da pressão atmosférica da Terra), o atrito de ar resultante ainda é um problema para as espaçonaves que procuram pousar ali. E olhando para o futuro, A NASA espera pousar cargas úteis mais pesadas em Marte, bem como outros planetas - alguns dos quais podem ter atmosferas tão densas quanto a Terra.
Uma possível solução para isso é o uso de escudos térmicos aeroshell infláveis que oferecem vantagens sobre os rígidos. Para desenvolver esta tecnologia, A NASA e a United Launch Alliance (ULA) fizeram uma parceria para desenvolver um escudo térmico inflável conhecido como Teste de Voo da Órbita Terrestre Baixa de um Desacelerador Inflável (LOFTID). Em 2022, eles esperam enviar este protótipo de ponta para a órbita baixa da Terra (LEO), onde será testado.
Quando uma espaçonave entra na atmosfera, forças aerodinâmicas exercem arrasto sobre ele. Isso desacelera a espaçonave, convertendo sua energia cinética em calor. Naturalmente, este calor pode se tornar muito intenso, representando uma ameaça para a espaçonave e qualquer tripulação que ela possa ter a bordo. Assim, cargas úteis e missões tripuladas são equipadas com escudos térmicos para protegê-los durante a entrada atmosférica.
Desde a sua criação em 1958, A NASA se baseou fortemente na propulsão de retro-foguetes e escudos térmicos rígidos para desacelerar a espaçonave durante a entrada orbital, operações de descida e aterrissagem (EDL). Infelizmente, esses sistemas vêm com sua cota de desvantagens, não menos importante do que é a massa e a necessidade de propulsor. Ao mesmo tempo, escalabilidade é um pouco problemático, pois cargas úteis maiores requerem um aeroshell maior, o que significa ainda mais massa.
É aqui que os escudos térmicos infláveis são especialmente úteis. Usando esta tecnologia, A NASA e outras agências espaciais seriam capazes de usar aeroshells maiores que poderiam produzir mais arrasto e ao mesmo tempo economizar em massa. Ao incorporar ideias como LOFTID, que utilizam forças aerodinâmicas em vez de propulsão, A NASA está para revolucionar a maneira como fornece cargas úteis aos planetas e à órbita.
O conceito é um exemplo de tecnologia de desacelerador aerodinâmico inflável hipersônico (HIAD), que a NASA vem pesquisando há mais de uma década. O HIAD não só fornece a maneira mais eficaz em termos de massa para desacelerar uma espaçonave entrando em um planeta com atmosfera, mas também supera as limitações de embalagem de sistemas rígidos, utilizando materiais infláveis que podem ser armazenados dentro do veículo lançador.
Esta tecnologia é, portanto, a forma mais eficaz em massa de desacelerar uma espaçonave entrando em um planeta com atmosfera, e poderia entregar massas maiores a qualquer elevação do planeta. Tendo realizado dois testes de voo suborbital, o teste de voo orbital LOFTID (em 2022) é a próxima etapa lógica no processo de teste, pois permitirá que a tecnologia seja validada para uma série de aplicações de missão.
Assim que o teste for concluído e a tecnologia puder ser integrada, LOFTID e outros conceitos HIAD podem permitir missões a outros planetas e corpos no sistema solar, bem como em locais com altitudes mais elevadas. Também pode ser usado para cargas úteis e tripulações retornando da Estação Espacial Internacional (ISS) para a Terra, bem como para recuperar componentes reutilizáveis, como os motores do foguete Vulcan proposto pelo ULA.
Os testes ainda estão em andamento no Langley Research Center da NASA, onde os engenheiros estão preparando o escudo térmico inflável para o lançamento. Isso consiste em medir a temperatura do gás nitrogênio conforme ele sai dos tanques que serão usados durante o primeiro vôo de teste. O teste de pacote e implantação também está sendo conduzido pela Airborne System, uma empresa de design e fabricação de paraquedas em Santa Ana, Califórnia.
Se tudo correr bem com o teste orbital em 2022, podemos esperar que aeroshells do tipo HIAD se tornem um recurso regular para missões a Marte, Vênus, Titã, e outros corpos no sistema solar que têm atmosferas mais densas.
