Une technologie de décélérateur gonflable qui pourrait un jour aider les humains à atterrir sur Mars volera sur la même fusée Atlas V que le satellite JPSS-2.

Les atterrisseurs lunaires Apollo ont tiré des rétro-roquettes pour faire atterrir des humains sur la Lune. La navette spatiale s'est appuyée sur la traînée de l'atmosphère pour agir comme un frein lors de la rentrée sur Terre. Mais tirer des roquettes nécessite de transporter beaucoup de carburant. Et l'atmosphère martienne, qui est environ 100 fois plus mince que la nôtre, est trop mince pour produire suffisamment de traînée pour ralentir un vaisseau spatial aussi facilement que possible sur Terre.

Les deux, Rover Curiosity de 000 livres, qui a atterri sur Mars en 2012, est la plus grosse chose que nous ayons jamais envoyée sur la planète rouge, et proche de la limite de poids pour la technologie de décélération existante.

"À l'heure actuelle, les boucliers thermiques sont rigides, et la taille maximale est limitée par la taille du lanceur, " a déclaré Barry Bryant, chef de projet pour le vol d'essai en orbite terrestre basse d'un décélérateur gonflable, ou LOFTID, au Centre de recherche Langley de la NASA.

La livraison des humains et de leur cargaison sur Mars nécessitera des charges utiles beaucoup plus importantes. Les humains ont besoin de beaucoup de nourriture, l'eau, air, isolation, les systèmes de radioprotection et de survie, ce n'est pas le cas des rovers.

"Pour emmener les humains sur Mars, nous devons livrer une petite maison, " a déclaré Neil Cheatwood, ingénieur senior pour l'entrée planétaire, descente et atterrissage au Langley Research Center de la NASA. "Vous avez besoin d'un aéroobus beaucoup plus gros que ce que vous pouvez contenir à l'intérieur d'une fusée."

Mais pour un jour livrer cette charge utile, les ingénieurs doivent d'abord démontrer que le décélérateur peut survivre à la chaleur et aux vitesses incroyables de rentrée.

Entrez LOFTID, un partenariat entre la Direction des missions de technologie spatiale de la NASA et United Launch Alliance. C'est la dernière étape d'une sorte de technologie connue sous le nom de décélérateur aérodynamique gonflable hypersonique.

LOFTID volera en covoiturage avec le satellite en orbite polaire JPSS-2 en mars 2022.

Ce vol ne transportera pas de charge utile, mais testera la capacité du véhicule à survivre à la rentrée sur Terre depuis l'espace, produire la traînée atmosphérique souhaitée et, Cheatwood a dit, "faire preuve d'une stabilité aérodynamique adéquate pour nous garder pointés vers l'avant et pas seulement en tumbling."

JPSS-2, être rebaptisé NOAA-21 après son entrée en orbite, est une continuation de la série de satellites Joint Polar Satellite System, qui fournissent des données qui informent les prévisions à sept jours et les événements météorologiques extrêmes. Les instruments des satellites JPSS nous renseignent également sur les feux de forêt, volcans, l'ozone atmosphérique, perte de glace et santé des océans.

"Notre mission JPSS-2 est littéralement focalisée sur la Terre, " a déclaré Greg Mandt, directeur du programme JPSS. "Penser que nous pourrions partager une partie de la capacité excédentaire de notre lanceur Atlas pour tester des technologies qui soutiendront l'exploration humaine de Mars est un énorme bonus."

LOFTID sera plié et emballé pendant le lancement, puis gonflé juste avant la rentrée. La structure gonflable est en fibres synthétiques, tressés en tubes 15 fois plus résistants que l'acier. Les tubes sont enroulés de sorte que lorsqu'ils sont gonflés, ils forment la forme d'un cône émoussé. Le système de protection thermique qui recouvre la structure gonflable est conçu pour survivre à des températures d'entrée torrides et capable de résister à 2, 900 degrés Fahrenheit. L'aéroshell construit pour la démonstration en vol atteindra 20 pieds de diamètre une fois déployé, près de cinq fois sa taille lorsqu'il est rangé et la longueur d'un mini autobus scolaire. Les ingénieurs pensent qu'il peut être mis à l'échelle pour accueillir de grandes charges utiles.

« Si vous regardez les voitures économes en carburant, ils sont rationalisés pour minimiser la traînée, " dit Cheatwood, qui est également l'investigateur principal de LOFTID. "Une partie de leur efficacité vient de la faible masse, et une partie est la forme aérodynamique. On cherche le contraire. Nous voulons maximiser la traînée."

Une fois le satellite JPSS-2 placé sur son orbite, le Centaure, le deuxième étage de la fusée, effectuera une manœuvre de désorbite vers une orbite inférieure. Le Centaur dirigera le véhicule LOFTID vers son point d'entrée atmosphérique souhaité et permettra à l'aéroshell de se gonfler. Le Centaure fera ensuite tourner le véhicule pour lui donner une stabilité gyroscopique, l'éjecter, puis effectuer une manœuvre de déviation. Alors que LOFTID rentre dans l'atmosphère terrestre, il va ralentir des vitesses hypersoniques aux vitesses subsoniques, déployer un parachute puis atterrir, probablement dans l'océan Pacifique près d'Hawaï. Il devrait atteindre des vitesses aussi rapides que 5 miles par seconde.

Amener des humains à la surface de Mars n'est qu'une des nombreuses applications possibles de LOFTID. United Launch Alliance s'intéresse à son potentiel de récupération des boosters après le lancement. La technologie pourrait également être utilisée pour ramener des équipements de la Station spatiale internationale ou pour renvoyer des matériaux tels que des câbles à fibres optiques fabriqués dans l'espace.

"ULA est ravi de travailler avec la NOAA et la NASA pour démontrer cette technologie critique, " a déclaré Michael Holguin, responsable de programme senior pour la mission LOFTID pour United Launch Alliance. "Non seulement pour la récupération des moteurs pour la réutilisation des moteurs du programme Vulcan Centaur, mais aussi pour l'ensemble du programme spatial, rentrée des véhicules spatiaux sur Terre ainsi que d'autres corps planétaires."