إن أحد أكبر التحديات التي تواجه إرسال حمولات إلى المريخ هو التعامل مع الغلاف الجوي للكوكب. على الرغم من كونه نحيفًا بشكل لا يصدق مقارنة بالأرض (مع ما يقرب من نصف 1 ٪ من ضغط الهواء على الأرض) ، إلا أن احتكاك الهواء الناتج لا يزال يمثل مشكلة بالنسبة للمركبات الفضائية التي تتطلع إلى الهبوط هناك. وبالنظر إلى المستقبل ، تأمل وكالة ناسا أن تكون قادرة على هبوط حمولات ثقيلة على كوكب المريخ وكواكب أخرى - قد يكون لبعضها أجواء كثيفة مثل الأرض.
أحد الحلول الممكنة لذلك هو استخدام الرذاذات الهوائية القابلة للنفخ (المعروفة أيضًا بالدروع الحرارية) ، والتي تقدم العديد من المزايا على تلك الصلبة. لتطوير هذه التكنولوجيا ، اشتركت وكالة ناسا و United Launch Alliance (ULA) في تطوير درع حراري قابل للنفخ يعرف باسم اختبار طيران المدار الأرضي المنخفض لمبطئ نفخ (
عندما تدخل المركبة الفضائية جوًا ، تبدأ قوى الديناميكا الهوائية في ممارسة الضغط عليها. هذا يساعد على إبطاء المركبة الفضائية ، وتحويل طاقتها الحركية إلى حرارة. بطبيعة الحال ، يمكن أن تصبح هذه الحرارة شديدة للغاية ، مما يشكل تهديدًا للمركبة الفضائية وأي طاقم قد يكون على متنها. ومن ثم ، فإن الحمولات والمهمات المجهزة مزودة بدروع حرارية لحمايتها أثناء دخول الغلاف الجوي.
منذ تأسيسها في عام 1958 ، اعتمدت وكالة ناسا بشكل كبير على دفع الصواريخ الرجعية والدروع الحرارية الصلبة لإبطاء المركبات الفضائية أثناء عمليات دخول المدار والنزول والهبوط (EDL). لسوء الحظ ، تأتي هذه الأنظمة مع حصتها من العيوب ، وليس أقلها الكتلة والحاجة إلى الدافع. في الوقت نفسه ، تعد قابلية التوسع نوعًا من المشكلة نظرًا لأن الحمولات الكبيرة تتطلب هيكلًا هوائيًا أكبر ، مما يعني المزيد من الكتلة.
هذا هو المكان الذي تكون فيه الدروع الحرارية القابلة للنفخ مفيدة بشكل خاص. باستخدام هذه التكنولوجيا ، ستتمكن وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى من استخدام قذائف هوائية أكبر يمكن أن تنتج المزيد من السحب مع توفير الكتلة. من خلال دمج أفكار مثل LOFTID في مركباتهم الفضائية ، والتي تستخدم القوى الديناميكية الهوائية بدلاً من الدفع ، تقف وكالة ناسا لإحداث ثورة في الطريقة التي تقدم بها حمولات إلى الكواكب وإلى المدار.
يعتبر هذا المفهوم مثالاً على تقنية التباطؤ الديناميكي الهوائي الفرط الهوائي (HIAD) ، التي كانت ناسا تبحث عنها لأكثر من عقد من الزمان. لا يوفر نظام HIAD أكثر الطرق فعالية من حيث الحجم لإبطاء مركبة فضائية تدخل كوكبًا ذا جو ، بل يتغلب أيضًا على قيود التغليف للأنظمة الصلبة من خلال استخدام مواد قابلة للنفخ يمكن تخزينها داخل مركبة الإطلاق.
وبالتالي ، فإن هذه التقنية هي الطريقة الأكثر فعالية لإبطاء مركبة فضائية تدخل كوكبًا ذا جو ، ويمكن أن تسمح بتوصيل كتل أكبر إلى أي ارتفاع على هذا الكوكب. بعد أن أجرت اثنين من اختبارات الطيران تحت المدارية ،
بمجرد الانتهاء من الاختبار ويمكن دمج التكنولوجيا ،
لا تزال الاختبارات جارية في مركز أبحاث لانغلي التابع لوكالة ناسا ، حيث يعد المهندسون الدرع الحراري القابل للنفخ للإطلاق. ويتكون هذا من قياس درجة حرارة غاز النيتروجين أثناء تنفيسه من الخزانات التي سيتم استخدامها أثناء رحلة الاختبار الأولى. كما تُجري شركة Airborne System ، وهي شركة تصميم المظلات وتصنيعها في سانتا آنا ، كاليفورنيا ، اختبار الحزم والنشر.
إذا سار كل شيء على ما يرام مع الاختبار المداري في عام 2022 ، يمكننا أن نتوقع أن تصبح الرؤوس الهوائية من نوع HIAD ميزة منتظمة للبعثات إلى المريخ وفينوس وتيتان وغيرها من الأجسام في النظام الشمسي ذات الأجواء الأكثر كثافة. واحرص على مشاهدة هذا الفيديو الخاص بالدرع الحراري LOFTID ، من باب المجاملة التابع لمركز أبحاث Langley التابع لناسا:
