Một trong những thách thức lớn hơn của việc gửi tải trọng lên Sao Hỏa là phải đối mặt với bầu khí quyển hành tinh. Mặc dù cực kỳ mỏng so với Earth Trái đất (với khoảng một nửa của 1% áp suất không khí của Earth), nhưng ma sát không khí vẫn là một vấn đề đối với tàu vũ trụ muốn hạ cánh ở đó. Và nhìn về tương lai, NASA hy vọng có thể hạ cánh trọng tải nặng hơn trên Sao Hỏa cũng như các hành tinh khác - một số trong đó có thể có bầu khí quyển dày đặc như Trái đất.
Một giải pháp khả thi cho vấn đề này là sử dụng aeroshells bơm hơi (hay còn gọi là tấm chắn nhiệt), mang lại nhiều lợi thế hơn so với loại cứng. Để phát triển công nghệ này, NASA và United Launch Alliance (ULA) đã hợp tác để phát triển một lá chắn nhiệt bơm hơi được gọi là Thử nghiệm chuyến bay quỹ đạo Trái đất thấp của Máy giảm tốc bơm hơi (
Khi một tàu vũ trụ đi vào bầu khí quyển, các lực lượng khí động học bắt đầu tác động lên nó. Điều này giúp làm chậm tàu vũ trụ, chuyển đổi động năng của nó thành nhiệt. Đương nhiên, sức nóng này có thể trở nên rất dữ dội, gây ra mối đe dọa cho tàu vũ trụ và bất kỳ phi hành đoàn nào mà nó có thể có trên tàu. Do đó, tại sao tải trọng và nhiệm vụ phi hành đoàn được trang bị tấm chắn nhiệt để bảo vệ chúng trong quá trình vào khí quyển.
Kể từ khi thành lập vào năm 1958, NASA đã phụ thuộc rất nhiều vào động cơ đẩy tên lửa retro và lá chắn nhiệt cứng để giảm tốc tàu vũ trụ trong các hoạt động bay vào quỹ đạo, hạ cánh và hạ cánh (EDL). Thật không may, các hệ thống này đi kèm với những hạn chế của chúng, không phải là ít nhất là khối lượng và nhu cầu sử dụng nhiên liệu. Đồng thời, khả năng mở rộng là một vấn đề vì tải trọng lớn hơn đòi hỏi một aeroshell lớn hơn, có nghĩa là khối lượng thậm chí nhiều hơn.
Đây là nơi lá chắn nhiệt bơm hơi đặc biệt hữu ích. Sử dụng công nghệ này, NASA và các cơ quan không gian khác sẽ có thể sử dụng các aeroshell lớn hơn có thể tạo ra nhiều lực cản hơn trong khi tiết kiệm khối lượng. Bằng cách kết hợp các ý tưởng như LOFTID vào tàu vũ trụ của họ, sử dụng các lực khí động học thay vì lực đẩy, NASA đứng ra cách mạng hóa cách thức đưa tải trọng lên các hành tinh và vào quỹ đạo.
Khái niệm này là một ví dụ về công nghệ giảm tốc khí động học Hypersonic (HIAD), mà NASA đã nghiên cứu trong hơn một thập kỷ. HIAD không chỉ cung cấp cách hiệu quả nhất để giảm tốc tàu vũ trụ vào hành tinh có bầu khí quyển, mà còn khắc phục các hạn chế đóng gói của các hệ thống cứng bằng cách sử dụng các vật liệu bơm hơi có thể được cất trong xe phóng.
Do đó, công nghệ này là cách hiệu quả nhất để giảm tốc một tàu vũ trụ đi vào một hành tinh có bầu khí quyển và có thể cho phép các khối lượng lớn hơn được chuyển đến bất kỳ độ cao nào trên hành tinh nói trên. Đã thực hiện hai bài kiểm tra chuyến bay phụ,
Sau khi hoàn thành thử nghiệm và công nghệ có thể được tích hợp,
Các thử nghiệm vẫn đang được tiến hành tại Trung tâm nghiên cứu NASA Lang Langley, nơi các kỹ sư đang chuẩn bị tấm chắn nhiệt bơm hơi để ra mắt. Điều này bao gồm đo nhiệt độ của khí nitơ khi nó thoát ra từ các bể sẽ được sử dụng trong chuyến bay thử nghiệm đầu tiên. Thử nghiệm đóng gói và triển khai cũng đang được thực hiện bởi Airborne System, một công ty thiết kế và sản xuất dù ở Santa Ana, California.
Nếu mọi việc suôn sẻ với thử nghiệm quỹ đạo vào năm 2022, chúng ta có thể hy vọng rằng các aeroshell loại HIAD sẽ trở thành một tính năng thường xuyên cho các nhiệm vụ tới Sao Hỏa, Sao Kim, Titan và các vật thể khác trong Hệ Mặt Trời có bầu khí quyển dày đặc hơn. Và hãy chắc chắn xem video này về tấm chắn nhiệt LOFTID, với sự cho phép của Trung tâm nghiên cứu NASA Langley:
