L'un des plus grands défis de l'envoi de charges utiles sur Mars est de lutter contre l'atmosphère de la planète. Bien qu'incroyablement mince par rapport à la Terre (avec environ la moitié de 1 % de la pression atmosphérique de la Terre), la friction de l'air qui en résulte est toujours un problème pour les engins spatiaux qui cherchent à y atterrir. Et en regardant vers l'avenir, La NASA espère faire atterrir des charges utiles plus lourdes sur Mars, ainsi que d'autres planètes, dont certaines peuvent avoir des atmosphères aussi denses que la Terre.

Une solution possible à cela est l'utilisation d'écrans thermiques gonflables à coque aérodynamique qui offrent des avantages par rapport aux écrans rigides. Pour développer cette technologie, La NASA et United Launch Alliance (ULA) se sont associés pour développer un bouclier thermique gonflable connu sous le nom de Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator (LOFTID). D'ici 2022, ils espèrent envoyer ce prototype de pointe en orbite terrestre basse (LEO), où il sera testé.

Lorsqu'un vaisseau spatial pénètre dans une atmosphère, les forces aérodynamiques exercent une traînée sur elle. Cela ralentit le vaisseau spatial, convertir son énergie cinétique en chaleur. Naturellement, cette chaleur peut devenir très intense, constituant une menace pour le vaisseau spatial et tout équipage qu'il pourrait avoir à bord. Ainsi, les charges utiles et les missions en équipage sont équipées de boucliers thermiques pour les protéger lors de l'entrée dans l'atmosphère.

Depuis sa création en 1958, La NASA s'est fortement appuyée sur la propulsion rétro-fusée et les boucliers thermiques rigides pour décélérer les engins spatiaux lors de l'entrée en orbite, opérations de descente et d'atterrissage (EDL). Malheureusement, ces systèmes ont leur lot d'inconvénients, dont non le moindre est la masse et le besoin de propulseur. À la fois, l'évolutivité est un peu un problème car des charges utiles plus importantes nécessitent un aéroshell plus grand, ce qui signifie encore plus de masse.

C'est là que les boucliers thermiques gonflables sont particulièrement utiles. Grâce à cette technologie, La NASA et d'autres agences spatiales pourraient utiliser des aéroshells plus gros qui pourraient produire plus de traînée tout en économisant de la masse. En incorporant des idées comme LOFTID, qui utilisent des forces aérodynamiques au lieu de propulsion, La NASA est sur le point de révolutionner la façon dont elle livre des charges utiles aux planètes et en orbite.

Le concept est un exemple de technologie de décélérateur aérodynamique gonflable hypersonique (HIAD), que la NASA étudie depuis plus d'une décennie. HIAD fournit non seulement le moyen le plus efficace en termes de masse pour décélérer un vaisseau spatial entrant sur une planète avec une atmosphère, mais surmonte également les limitations d'emballage des systèmes rigides en utilisant des matériaux gonflables qui peuvent être rangés dans le véhicule de lancement.

Cette technologie est donc le moyen le plus efficace en masse pour décélérer un engin spatial entrant dans une planète avec une atmosphère, et pourrait fournir des masses plus importantes à n'importe quelle altitude sur la planète. Après avoir effectué deux essais en vol suborbitaux, le test en vol orbital LOFTID (en 2022) est la prochaine étape logique du processus de proving puisqu'il permettra de valider la technologie pour un certain nombre d'applications de mission.

Une fois les tests terminés et la technologie intégrée, LOFTID et d'autres concepts HIAD pourraient permettre des missions vers d'autres planètes et corps du système solaire, ainsi que les endroits qui sont plus élevés en altitude. Il pourrait également être utilisé pour les charges utiles et les équipages revenant de la Station spatiale internationale (ISS) vers la Terre, ainsi que pour récupérer des composants réutilisables tels que les moteurs de la fusée Vulcan proposée par l'ULA.

Les tests sont toujours en cours au Langley Research Center de la NASA, où les ingénieurs préparent le bouclier thermique gonflable pour le lancement. Cela consiste à mesurer la température de l'azote gazeux lorsqu'il s'échappe des réservoirs qui seront utilisés lors du premier vol d'essai. Des tests de pack et de déploiement sont également menés par Airborne System, une entreprise de conception et de fabrication de parachutes à Santa Ana, Californie.

Si tout se passe bien avec le test orbital en 2022, on peut s'attendre à ce que les aéroshells de type HIAD deviennent une caractéristique régulière des missions vers Mars, Vénus, Titan, et d'autres corps du système solaire qui ont des atmosphères plus denses.