Minden egyes alkalommal, amikor egy űreszköz egy bolygó légkörébe lép, a hatalmas sebességétől a légellenállás segítségével válik meg, mely hővé alakítja a mozgási energiáját. A légkör felsőbb rétegeiben a visszatérőegységek alján található hőpajzs végzi a munka oroszlánrészét, alsóbb részeiben pedig már ejtőernyők segítségével ereszkedik le a visszatérő űreszköz.

A légellenállás az egyik leghatékonyabban használható jelenség egy űreszköz lelassítására, a jelenlegi hőpajzsok méretének azonban gátat szab a visszatérő űrkapszulák átmérője. A NASA ezen kíván változtatni a Hipersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (HIAD) programmal, melynek keretében a hordozójárműnél akár jóval szélesebb, felfújható hőpajzsokat fejlesztenek – hívta fel rá a figyelmet a Spaceflight Insider. A technológia segítségével sokkal könnyebben lehetne elérni több más, légkörrel rendelkező bolygó felszínét is, adott esetben a küldetéshez optimalizálva a hőpajzs tulajdonságait.

A HIAD program során zajló fejlesztések következő állomása a Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator, azaz a LOFTID-projekt. A projekt során egy hat méter átmérőjű felfújható hőpajzsot fognak tesztelni, mely alacsony Föld körüli pályáról fog visszatérni. A hőpajzs több, egyre szélesedő, felfújható gyűrűből áll, melyek együttesen feszítik ki a pajzs felületét képző hőálló anyagot. A felfújható szerkezet olyan szintetikus anyagból készült, amely az acélnál 15-ször erősebb, a kifeszülő burkolat pedig akár 2900 Fahrenheit fok forróságnak – azaz körülbelül 1593 Celsius foknak – is ellenáll. A demonstrációs célra készült hőpajzs az alapállapotához képest az ötszörösére fújódik fel a visszatérés megkezdésekor.

Idén januárban sikerrel lezárultak az eszköz felfúvódását vizsgáló kísérletek, és már csak az össze- valamint a rakétára szerelés van hátra. Ha minden a terv szerint halad, akkor a kísérleti hőpajzs első éles tesztje már idén szeptemberben eljöhet, amikor is egy United Launch Alliance Atlas V 401 rakéta fedélzetén fog elstartolni a kaliforniai Vandenberg légibázis 3E jelzésű kilövőállásáról, a JPSS-2 műhold társaságában. Miután az Atlas V pályára állította a műholdat, a rakéta Centaur névre keresztelt második fokozata – a felfújható hőpajzzsal a fedélzetén – bekapcsolja hajtóművét, hogy kellőképp lefékezzen és a Föld körüli pályáról visszatérjen a légkörbe. Ezt követően a Centaur a megfelelő szögbe állítja a hőpajzsot, majd megkezdik annak felfújását. A Centaur ezután a hossztengelye körül felpörgeti a prototípust, hogy annak némi giroszkópikus stabilitást adjon, majd a LOFTID leválik a fokozatról. Ahogy a LOFTID ismét belép a Föld légkörébe, hiperszonikusról szubszonikus sebességre lassul, ejtőernyőt nyit, majd valószínűleg a Csendes-óceánban, Hawaii közelében fog leérkezni.

A LOFTID sikere újabb távlatokat nyithatna meg a légkörön keresztül történő visszatérésre tervezett űreszközök világában: a felfújható hővédő pajzs segítségével lejjebb lehet szorítani az űrjárművek tömegét, ezzel is megnövelve a hasznos terhet, illetve a nagyobb felület miatt a ritkább légkörrel rendelkező égitestek atmoszférájába lépve jobban ki lehetne használni a légellenállásból eredő fékezőhatást. Ha a szeptemberi tesztrepülés sikerrel jár, akkor könnyen lehetséges, hogy a LOFTID felfújható hővédőjét a Marsra, a Vénuszra, vagy később akár a Titánra induló űrhajókon láthatjuk majd viszont.

(Fotó: NASA)