Una delle fasi più critiche delle missioni spaziali è senza dubbio l’entrata in atmosfera, terrestre ma non solo, con la conseguente necessità di rallentare da velocità supersoniche e dissipare l’enorme energia sotto forma di calore. NASA e le altre agenzie spaziali sono continuamente alla ricerca di nuove tecnologie o anche solo di miglioramenti di quelle attuali per rendere meno stringenti i vincoli imposti da questa fase, in quest’ottica l’agenzia americana si appresta a testare un nuovo tipo di “deceleratore”.
Tecnici del Jet Propulsion Laboratory con indosso le “bunny suits” al lavoro nella clean room sul prototipo di LDSD.
Credits: NASA/JPL
Il 9 aprile alcuni giornalisti hanno avuto la possibilità di entrare in una clean room presso il centro Nasa Jet Propulsion Laboratory di Pasadena in California. Dopo aver indossato le tipiche tute protettive necessarie per poter accedere a questi ambienti protetti (vengono spesso chiamate “bunny suits” per il buffo aspetto da coniglio che donano a chi le indossa), hanno potuto visionare l’ultima tecnologia sviluppata dall’agenzia per consentire l’ingresso in atmosfera di pianeti quali la Terra o Marte. Questa tecnologia consentirà in futuro di portare grossi carichi su questo tipo di pianeti ma il prossimo giugno verrà prima testata sulla Terra per validarne le prestazioni previste.
Il progetto si chiama Low-Density Supersonic Decelerator (LDSD) e appunto il prossimo giugno equipaggerà un veicolo a forma di disco che su di un pallone stratosferico partirà dalla base Pacific Missile Range Facility di Kauai nella Hawaii della marina americana. Raggiunti i 37 Km di quota avverrà lo sgancio dal pallone e l’accensione di un razzo a propellente solido per raggiungere le volocità necessarie al test.
Questa missione dimostrativa testerà delle tecnologie innovative che permetteranno a grossi carichi di atterrare in maniera sicura su Marte o altri corpi celesti dotati di atmosfera, anche la stessa Terra. A proposito di Marte, questa nuova tecnologia permetterà anche di accedere a nuovi siti di atterraggio sul pianeta, in particolare quelli situati a elevate altitudini che fino a ora erano inacessibili per i limiti delle tecnologie utilizzate.
Attualmente la tecnologia utilizzata per rallentare durante gli atterraggi sul pianeta rosso, anche l’ultimo della serie il rover Curiosity del 2012, si basa su paracadute derivati dal programma Viking che portò due lander su Marte nel 1976. NASA pensa di utilizzare sempre il freno fornito dall’attrito atmosferico per limitare l’uso dei motori e il peso del carburante conseguente, ma dovendo aumentare il peso di lander delle future missioni necessariamente si dovrà aumentare in qualche modo le dimensioni di questi freni aerodinamici e dovranno essere dispiegati anche a velocità più elevate.
I 3 dispositivi che compongono il sistema LDSD.
Credits: NASA
Sono 3 i dispositivi attualmente in sviluppo. I primi 2 sono dei rallentatori aerodinamici supersonici gonfiabili (Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerators): dei contenitori simili a palloni molto grandi e resistenti che si gonfiano attorno al veicolo di rientro e abbassano la velocità da più di Mach 3,5 fino a Mach 2 o meno. Questi rallentatori sono in corso di sviluppo in 2 diametri diversi con evidentemente prestazioni diverse:
- 6 metri chiamato SIAD-R gonfiato con gas caldi e destinato a missioni robotiche
- 8 metri chiamato SIAD-E gonfiato con aria e destinato a missioni umane.
L’altro dispositivo è un paracadute del diametro di 33,5 metri che dovrebbe rallentare ulteriormente il veicolo da Mach 2 fino a velocità subsoniche.
Tutti i sistemi sono a tutt’oggi i più grandi del loro tipo che abbiano mai volato a velocità supersoniche.
Come detto la combinazione di questi elementi porterà dei significativi miglioramenti di prestazioni in diversi ambiti:
- peso: si passerà dal peso massimo attuale di circa 1,5 tonnellate a 2 o3 tonnellate in base a quale diametro avrà il deceleratore gonfiabile (6 o 8 metri)
- altitudine di arrivo: la possibile altitudine del sito di atterraggio verrà incrementata di circa 2-3 Km consentendo di esplorare zone del pianeta rosso attualmente non raggiungibili
- precisione: il margine di errore dal punto di atterraggio previsto dovrebbe passare da 10 a 3 Km con un incremento notevole sulla sicurezza e l’affidabilità delle future missioni sia robotiche che umane
Il prototipo di paracadute in scala 1/3 durante i test in galleria del vento.
Credits: NASA
Il team svolgerà tra il 2014 e il 2015 diversi test dei sistemi a grandezza e velocità reali dopo aver effettuato numerose simulazioni e verifiche in scala a partire dal 2012 presso il China Lake Naval Air Weapons Station della marina americana. Se tutto procederà secondo i programmi, la tecnologia potrebbe essere utilizzata in missioni su Marte al più presto in quelle in partenza nel 2018.
LDSD è solo una delle molte tecnologie in corso di sviluppo da parte dello Space Technology Mission Directorate di NASA per la creazione delle capacità necessarie allo svolgimento delle future missioni su asteroidi, Marte e oltre. Il direttorato infatti ha il compito di sviluppare le tecnologie chiave necessarie alle future missioni di esplorazione oltre l’orbita terrestre bassa.
NASA sollecita continuamente l’intervento delle migliori menti in ambito accademico, industriale e governativo per guidare l’innovazione necessaria a sviluppare le soluzioni necessarie in una vasta gamma di importanti aree tecnologiche. Questi investimenti pianificati sono mirati a vincere le sfide necessarie a raggiungere una esplorazione sicura e sostenibile dello spazio profondo. Di fatto il team tecnico della NASA lancerà 7 grandi dimostratori tecnologici nei prossimi 24 mesi.
Lo Space Technology Mission Directorate di NASA inventa, sviluppa e testa nuove tecnologie per le future missioni degli USA e questi investimenti forniscono a NASA le soluzioni per permettere alla nazione di compiere i salti necessari ad abbattere gli attuali limiti tecnologici.
Il profilo di volo previsto dal test di giugno.
Credits: NASA
Fonte: Parabolic Arc , NASA
