充氣式隔熱罩可以為厚厚的大氣層提供重型有效載荷

向火星發(fā)送有效載荷的一個更大挑戰(zhàn)是與地球大氣相抗衡。雖然與地球相比非常薄(大約占地球氣壓的1%)，但由此產(chǎn)生的空氣摩擦仍然是尋求降落在那里的航天器的問題。展望未來，美國宇航局希望在火星以及其他行星上放置更重的有效載荷 - 其中一些行星可能具有與地球一樣密集的大氣層。

對此的可能解決方案是使用可充氣的氣囊殼隔熱罩，其優(yōu)于剛性隔熱罩。為了開發(fā)這項技術(shù)，美國宇航局和聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟(ULA)合作開發(fā)了一種充氣式隔熱罩，稱為充氣式減速器(LOFTID)的低地球軌道飛行試驗。到2022年，他們希望將這種先進的原型發(fā)送到低地球軌道(LEO)進行測試。

當(dāng)航天器進入大氣層時，空氣動力會對其施加阻力。這減緩了航天器的速度，將其動能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)然，這種熱量會變得非常強烈，對航天器及其可能攜帶的任何機組人員構(gòu)成威脅。因此，有效載荷和載人飛行任務(wù)配備了隔熱罩，以便在大氣進入時保護它們。

自1958年成立以來，NASA在軌道進入，下降和著陸(EDL)作業(yè)期間嚴(yán)重依賴復(fù)古火箭推進和剛性隔熱罩來減速航天器。不幸的是，這些系統(tǒng)存在一些缺點，其中最重要的是質(zhì)量和對推進劑的需求。同時，可擴展性是一個問題，因為較大的有效載荷需要更大的空氣殼，這意味著更大的質(zhì)量。

這是充氣式隔熱罩特別有用的地方。使用這項技術(shù)，美國宇航局和其他太空機構(gòu)將能夠使用更大的空氣殼，這可以產(chǎn)生更大的阻力，同時節(jié)省質(zhì)量。通過結(jié)合利用空氣動力而不是推進力的LOFTID等想法，NASA將徹底改變其向行星和軌道運送有效載荷的方式。

該概念是超音速充氣氣動減速器(HIAD)技術(shù)的一個例子，NASA已經(jīng)研究了十多年。HIAD不僅提供了最有效的方式來減速進入具有大氣的行星的航天器，而且還通過利用可以存放在運載火箭內(nèi)的充氣材料來克服剛性系統(tǒng)的包裝限制。

因此，這項技術(shù)是減速進入具有大氣的行星的航天器的最有效的方法，并且可以將更大的質(zhì)量傳遞到地球上的任何高度。在進行了兩次亞軌道飛行試驗后，LOFTID軌道飛行試驗(2022年)是證明過程中的下一個合乎邏輯的步驟，因為它將允許該技術(shù)在許多任務(wù)應(yīng)用中得到驗證。

一旦測試完成并且技術(shù)可以集成，LOFTID和其他HIAD概念可以使太陽系中的其他行星和物體以及高海拔地區(qū)的任務(wù)成為可能。它還可以用于從國際空間站(ISS)返回地球的有效載荷和機組人員，以及用于恢復(fù)可重復(fù)使用的部件，例如ULA提議的Vulcan火箭上的發(fā)動機。

美國宇航局蘭利研究中心仍在進行測試，工程師正在準(zhǔn)備用于發(fā)射的充氣式隔熱罩。這包括測量氮氣的溫度，因為它從在初次試飛期間使用的罐中排出。包裝和部署測試也由位于加利福尼亞州圣安娜的降落傘設(shè)計和制造公司Airborne System進行。

如果2022年的軌道測試一切順利，我們可以預(yù)期，HIAD型氣溶膠艙將成為火星，金星，土衛(wèi)六以及太陽系中其他具有更濃密氣氛的物體的常規(guī)任務(wù)。