แผงป้องกันความร้อนซึ่งทำให้พองได้สามารถส่งมอบงานหนักไปยังโลกด้วยบรรยากาศที่หนา

หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่กว่าในการส่งน้ำหนักบรรทุกไปยังดาวอังคารคือการต่อสู้กับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ในขณะที่บางอย่างไม่น่าเชื่อเมื่อเทียบกับของโลก (ที่มีประมาณครึ่งหนึ่งของความดันอากาศของโลกประมาณ 1%) แรงเสียดทานทางอากาศที่เกิดขึ้นยังคงเป็นปัญหาสำหรับยานอวกาศที่กำลังจะลงจอด และเมื่อมองถึงอนาคต NASA หวังว่าจะสามารถบรรทุกสินค้าลงบนดาวอังคารได้อย่างหนักรวมทั้งดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ซึ่งบางแห่งอาจมีชั้นบรรยากาศหนาแน่นเหมือนโลก

วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้คือการใช้ aeroshells ทำให้พอง (aka. heat shields) ซึ่งมีข้อดีหลายประการมากกว่าตัวแข็ง ในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ NASA และ United Launch Alliance (ULA) ได้ร่วมมือกันในการพัฒนาเครื่องป้องกันความร้อนซึ่งเรียกว่าการทดสอบการบินของโลกด้วย Low-Earth Orbit ของ Inflatable Decelerator (LOFTID) ภายในปี 2565 พวกเขาหวังว่าจะส่งต้นแบบที่ทันสมัยนี้ไปยังวงโคจรต่ำของโลก (LEO) ซึ่งจะทำการทดสอบ

เมื่อยานอวกาศเข้าสู่ชั้นบรรยากาศกองกำลังแอโรไดนามิกเริ่มพยายามลากมัน สิ่งนี้ช่วยในการชะลอยานอวกาศลงโดยแปลงพลังงานจลน์เป็นความร้อน ตามธรรมชาติแล้วความร้อนนี้จะรุนแรงมากทำให้เกิดภัยคุกคามต่อยานอวกาศและลูกเรือทุกคนที่อาจอยู่บนเรือ ดังนั้นทำไม payloads และภารกิจ crewed จึงติดตั้ง heat shields เพื่อปกป้องพวกมันในระหว่างการเข้าสู่บรรยากาศ

นับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้นในปี 2501 องค์การนาซ่าพึ่งพาการขับเคลื่อนด้วยจรวดย้อนยุคและแผ่นป้องกันความร้อนที่แข็งเพื่อชะลอยานอวกาศในระหว่างการเข้าสู่วงโคจรการสืบเชื้อสายและการลงจอด (EDL) น่าเสียดายที่ระบบเหล่านี้มาพร้อมกับข้อเสียของพวกเขาไม่ใช่อย่างน้อยก็คือมวลและความจำเป็นในการขับเคลื่อน ในขณะเดียวกันความสามารถในการปรับขยายนั้นเป็นปัญหาเล็กน้อยเนื่องจากส่วนรับน้ำหนักที่มากขึ้นนั้นจำเป็นต้องใช้ aeroshell ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น

นี่คือที่ป้องกันความร้อนซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่ง การใช้เทคโนโลยีนี้องค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ จะสามารถใช้ aeroshells ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งสามารถสร้างแรงต้านมากขึ้นในขณะที่ประหยัดมวล ด้วยการรวมความคิดอย่าง LOFTID ไว้ในยานอวกาศของพวกเขาซึ่งใช้กองกำลังอากาศพลศาสตร์แทนการขับเคลื่อน NASA หมายถึงการปฏิวัติวิธีการส่งมอบน้ำหนักบรรทุกไปยังดาวเคราะห์และสู่วงโคจร

แนวคิดดังกล่าวเป็นตัวอย่างของเทคโนโลยีลดแรงกดอากาศแบบแอโรบิคซึ่งใช้ในการบินเร็ว (HIAD) ซึ่งองค์การนาซ่าได้ทำการค้นคว้ามานานกว่าทศวรรษ HIAD ไม่เพียง แต่มอบวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการชะลอยานอวกาศที่เข้าสู่ดาวเคราะห์ด้วยชั้นบรรยากาศ แต่ยังเอาชนะข้อ จำกัด ด้านบรรจุภัณฑ์ของระบบที่แข็งแกร่งด้วยการใช้วัสดุเป่าลมที่สามารถเก็บไว้ในยานส่งได้

เทคโนโลยีนี้จึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการชะลอยานอวกาศที่เข้าสู่ดาวเคราะห์ด้วยชั้นบรรยากาศและอาจทำให้มวลขนาดใหญ่ถูกส่งไปยังที่สูงบนดาวเคราะห์ดวงนั้น หลังจากทำการทดสอบการบินสองครั้งด้วยกัน, LOFTID orbital flight test (ในปีพ. ศ. 2565) เป็นขั้นตอนต่อไปในกระบวนการพิสูจน์เนื่องจากจะช่วยให้เทคโนโลยีได้รับการตรวจสอบสำหรับการใช้งานในภารกิจจำนวนมาก

เมื่อการทดสอบเสร็จสิ้นและสามารถรวมเทคโนโลยีได้ LOFTID และแนวความคิด HIAD อื่น ๆ สามารถเปิดใช้งานภารกิจให้กับดาวเคราะห์และวัตถุอื่น ๆ ในระบบสุริยะเช่นเดียวกับสถานที่ที่สูงขึ้นในระดับความสูง นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับการบรรทุกและลูกเรือที่กลับมาจากสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) สู่โลกเช่นเดียวกับการกู้คืนส่วนประกอบที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ (เช่นเครื่องยนต์บนจรวด Vulcan ที่ ULA นำเสนอ)

การทดสอบยังคงดำเนินต่อไปที่ศูนย์วิจัย Langley ของ NASA ซึ่งวิศวกรกำลังเตรียมแผ่นกันความร้อนสำหรับการยิงจรวด สิ่งนี้ประกอบด้วยการวัดอุณหภูมิของก๊าซไนโตรเจนเมื่อมีการระบายออกจากถังที่จะใช้ในระหว่างการบินทดสอบครั้งแรก การทดสอบแพ็คและการปรับใช้กำลังดำเนินการโดย Airborne System บริษัท ออกแบบและผลิตร่มชูชีพในซานตาอานาแคลิฟอร์เนีย

หากทุกอย่างไปได้ดีกับการทดสอบการโคจรในปี 2565 เราคาดว่า aeroshells ประเภท HIAD จะกลายเป็นคุณสมบัติปกติสำหรับภารกิจสู่ดาวอังคาร, วีนัส, ไททันและวัตถุอื่น ๆ ในระบบสุริยะที่มีชั้นบรรยากาศหนาแน่นกว่า และอย่าลืมตรวจสอบวิดีโอของโล่ป้องกันความร้อน LOFTID ซึ่งได้รับความอนุเคราะห์จาก NASA Langley Research Center: