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Als sich letzte Woche ein großer experimenteller Hitzeschild im Weltraum aufblähte und dem brutalen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre ausgesetzt war, überlebte die Aeroshell – und NASA-Beamte werteten sie als „großen Erfolg“.
Die Technologiedemonstration könnte die Grundlage für die Landetechnologie sein, die Menschen auf die Marsoberfläche bringt.
Der Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator Technology Demonstration, oder LOFTID, fuhr am 10. November zusammen mit dem Joint Polar Satellite System-2, einem Polarwettersatelliten, als sekundäre Nutzlast in den Weltraum.
Nachdem sich LOFTID vom Polarsatelliten getrennt und aufgeblasen hatte, trat die Aeroshell aus der erdnahen Umlaufbahn wieder in die Atmosphäre ein.
Beim Wiedereintritt war LOFTID Temperaturen ausgesetzt, die 1.649 Grad Celsius (3.000 Grad Fahrenheit) erreichten, und erreichte Geschwindigkeiten von fast 28.968 Kilometern pro Stunde (18.000 Meilen pro Stunde) – der ultimative Test für die Materialien, die zum Bau der aufblasbaren Struktur verwendet wurden, zu der auch eine gewebte Keramik gehört Gewebe namens Siliziumkarbid.
Der Hitzeschild und der Backup-Datenrekorder spritzten etwa zwei Stunden nach dem Start im Pazifischen Ozean, Hunderte von Meilen vor der Küste von Hawaii, wo ein Team auf einem Boot stationiert war, um die Gegenstände zu bergen.
Vorläufige Daten halfen dem Team festzustellen, ob die Aeroshell den steilen Sturzflug aus der erdnahen Umlaufbahn in den Ozean effektiv verlangsamen und überleben konnte. Das Ergebnis: „ein ziemlich klares Ja“, sagte Trudy Kortes, Direktorin für Technologiedemonstrationen beim Space Technology Mission Directorate der NASA.
Eine vollständige Untersuchung der Leistung von LOFTID wird voraussichtlich etwa ein Jahr dauern.
Die Mission zielt darauf ab, die aufblasbare Hitzeschildtechnologie zu testen, die auch größere Robotermissionen auf der Venus oder dem Saturnmond Titan landen oder kräftige Nutzlasten zur Erde zurückbringen könnte. Derzeit verwendete Aeroshells oder Hitzeschilde hängen von der Größe der Hülle einer Rakete ab. Aber eine aufblasbare Aeroshell könnte diese Abhängigkeit umgehen – und schwerere Missionen zu verschiedenen Planeten schicken.
Die LOFTID-Demonstration hatte einen Durchmesser von etwa 6 Metern.
Wenn ein Raumschiff in die Atmosphäre eines Planeten eintritt, wird es von aerodynamischen Kräften getroffen, die es verlangsamen. Auf dem Mars, wo die Atmosphäre weniger als 1 % der Dichte der Erdatmosphäre beträgt, ist zusätzliche Hilfe erforderlich, um den Luftwiderstand zu erzeugen, der erforderlich ist, um ein Raumschiff zu verlangsamen und sicher zu landen.
Aus diesem Grund glauben NASA-Ingenieure, dass eine große entfaltbare Aeroshell wie LOFTID, die sich aufbläst und durch einen flexiblen Hitzeschild geschützt ist, auf der Reise durch die Marsatmosphäre auf die Bremse treten könnte. Die Aeroshell ist so konzipiert, dass sie in der oberen Atmosphäre mehr Luftwiderstand erzeugt, damit das Raumschiff früher langsamer wird, was auch einen Teil der superintensiven Erwärmung verhindert.
Derzeit kann die NASA 1 Tonne (2.205 Pfund) auf der Marsoberfläche landen, wie der Perseverance-Rover in der Größe eines Autos. Aber etwas wie LOFTID könnte zwischen 20 und 40 Tonnen (44.092 bis 88.184 Pfund) auf dem Mars landen, sagte Joe Del Corso, LOFTID-Projektmanager am Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia.
Als das Bergungsteam die Aeroshell aus dem Ozean holte, stellte es überrascht fest, dass die Außenseite „absolut makellos aussah“, sagte John DiNonno, LOFTID-Chefingenieur bei der NASA Langley. „Sie hätten nicht gewusst, dass es einen sehr intensiven Wiedereintritt gab“, sagte er.
Tatsächlich ist die aufblasbare Struktur in einem so guten Zustand, dass es so aussieht, als könnte sie wiederverwendet und erneut geflogen werden, sagte DiNonno, aber sie muss strengen Tests unterzogen werden, bevor eine solche Entscheidung getroffen werden kann.
Es gibt noch eine enorme Datenmenge zu verarbeiten, einschließlich spezifischer Temperaturen, denen LOFTID an verschiedenen Punkten seines Fluges ausgesetzt war.
Nach Abschluss der vollständigen Studie könnten die Wissenschaftler die Ergebnisse nutzen, um an der nächsten, größeren Generation von LOFTID zu arbeiten. Das Experiment wurde so konzipiert, dass es als Mitfahrdemo geeignet ist mit dem Polarsatelliten. Als nächstes muss LOFTID skaliert werden, um zu testen, wie es sich bei einer Mission zum Mars verhalten würde, was möglicherweise eine drei- bis vierfache Vergrößerung seiner Gesamtgröße erfordern würde.
Die Mission, die nur wenige Tage vor dem Start der Mega-Mondrakete Artemis I zu einer Reise zum Mond und zurück gestartet wurde, ist ein „großer Erfolg“, der ein gemeinsames Ziel mit dem Artemis-Programm hat, das darauf abzielt, Menschen zum Mond und zurückzubringen schließlich Landmannschaften auf dem Mars.
„Um Menschen in den Weltraum auf den Mond oder zum Mars zu schicken, brauchen wir Zeug – viel davon, was bedeutet, dass wir viel Masse in den Weltraum bringen müssen“, sagte Del Corso.
„Wir haben jetzt die Möglichkeit, sowohl schwere Nutzlasten in den Weltraum zu bringen als auch wieder herunterzubringen. Diese beiden Erfolge sind große Schritte, um den menschlichen Zugang und die Erforschung zu ermöglichen. Wir fliegen in den Weltraum und wollen dort bleiben können.“