Dünya genelindeki uzay ajansları, Mars görevleri ve daha büyük kargo teslimatları için uzay araçlarının korunmasını artırmak amacıyla şişirilebilir ısı kalkanları üzerinde çalışıyor. Geleneksel olarak, uzay ajansları, paraşütler ve retro itme sistemleri kullanarak insanları ve kargoyu yörüngeden geri getirmek için katı aero kabukları kullanıyordu. Ancak bu katı kabuklar, fırlatma aracı fairinglerinin şekliyle sınırlıdır ve mevcut teknolojilerle dört ila beş metreden daha büyük olamaz.
Bilim insanları, yeniden giriş aşamasında aero kabuğun ne kadar büyükse, yörüngeden geri getirilebilecek kütlenin o kadar fazla olabileceğini belirtiyorlar. NASA’nın Langley Araştırma Merkezi’nden LOFTID (Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator) projesi yöneticisi Joe Del Corso, “Dört ila beş metre, yörüngeden geri getirilebilecek kütleyi sınırlıyor,” dedi. “Bir buçuk metrik ton iyi donatılmış bir golf arabasıdır. 20-40 metrik ton ise tam donanımlı bir küçük çiftlik evine benzer, araba garajında bulunur.”
Şişirilebilir Yavaşlatıcıların Düşük Dünya Yörüngesi Uçuş Testi
NASA’nın Düşük Dünya Yörüngesi (LEO) Şişirilebilir Yavaşlatıcı Uçuş Testi (LOFTID) görevi, NASA Langley Araştırma Merkezi tarafından yürütülen iki on yıllık araştırma ve geliştirme çalışmalarının doruk noktasıdır. HIAD (Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator) teknolojisi ile donatılmış bir aeroshell, fırlatma sırasında küçük bir hacme sıkıştırılabilir ve atmosferik giriş öncesinde dağıtılarak stabil aerodinamik yavaşlama sağlar. Geleneksel sabit çaplı aero kabuklardan çok daha büyük olan şişirilebilir yavaşlatıcılar, daha fazla sürtünme oluşturur ve atmosferin üst katmanlarında yavaşlama sürecini daha büyük verimlilik ve stabilite ile başlatır.
Büyük açılabilir ısı kalkanları, gezegen inişleri ve keşifleri için bilimsel enstrümanlar ve insan destek sistemleri de dahil olmak üzere daha büyük, daha ağır yüklerin taşınmasını sağlar. Eşsiz 6 metrelik çapıyla LOFTID, ilk türden bir yörünge yeniden giriş uçuşu ve herhangi bir türün en büyük kör gövde atmosferik girişidir.
LOFTID Isı Kalkanının Yeniden Girişte Dayanıklılığı
10 Kasım 2022’de, LOFTID aeroshell, atmosferik yeniden girişin sert koşullarına dayanırken, hipersonik, süpersonik, transonik ve subsonik uçuşun tüm spektrumunda stabil aerodinamik performans sergiledi. Gösterim, HIAD teknolojisinin yapısal ve termal performansını doğruladı ve 8 km/s hızla Dünya atmosferine giren, Mach 30’a ulaşan ve paraşütleri açmadan önce 9.5 g yavaşlama yaşayan 1100 kg’lık Geri Dönüş Aracını (RV) korudu. Araç, Pasifik Okyanusu’na yumuşak bir şekilde iniş yaptı ve mükemmel durumda kurtarıldı.
NASA’ya İlgi Artıyor
LOFTID aeroshell, Mars ve LEO HIAD uygulamalarının birçoğuna benzer bir aeroısınma ortamına maruz kaldı ve Mars’ta beklenenlerden daha fazla aerodinamik kuvvetlere dayanma yeteneğini başarıyla gösterdi. O zamandan beri, NASA, HIAD teknolojisini kullanmak isteyen çeşitli şirketler ve ajanslar tarafından yaklaşıldı.
Avrupa’nın Yeni Projesi: ICARUS
Haziran ayında, Avrupa, Şişirilebilir Isı Kalkanı geliştirmek için ICARUS adlı yeni bir projeye başladı. Deimos liderliğindeki ICARUS konsorsiyumu, Almanya’dan Atmos, Alman Havacılık Merkezi (DLR) ve İtalya (CIRA) ve Fransa (ONERA) gibi resmi uzay araştırma merkezlerini içermektedir. Başarılı olursa, sistem değerli kargoyu yeniden giriş ve iniş sırasında koruyabilir ve nihayetinde Mars görevlerinde kullanılabilir.
ICARUS, Avrupa Komisyonu’nun Horizon Europe programı kapsamında €10 milyon fon aldı. İlk aşamada, konsorsiyum, görev ve sistem tasarımını tamamlayacak ve temel teknolojilerin yer üzerinde olgunlaşmasını sağlayacaktır. İkinci aşamada ise, hipersonik koşullarda bir IHS’nin anlamlı bir ölçek demonstratörü ile bir ses roketi üzerinde bir uçuş testi gerçekleştirecektir. Roketin içinde, IHS demonstratörü yaklaşık 50 cm çapında olacak ve şişirildiğinde kalkan yaklaşık 3 m çapına ulaşacaktır. Uygulamaya bağlı olarak, ticari tam ölçekli versiyon şişirildiğinde 10 m çapına sahip olabilir.