La NASA vient de gonfler son bouclier thermique de vaisseau spatial new-age pour Mars
Les scientifiques de l’espace pensent qu’ils ont trouvé comment tirer plus de traînée de l’air.
Pour faire atterrir en douceur une fusée à la surface de Mars, il faut surmonter la physique la plus désagréable.
Lorsqu’un vaisseau spatial revient sur Terre, l’atmosphère relativement épaisse aide à ralentir cette balle qui accélère. Mais sur Mars, l’aérodynamique n’est pas si conviviale. L’atmosphère est beaucoup plus mince, avec l’air martien le plus dense à peu près aussi épais que ce que vous trouverez sur Terre à 100 000 pieds au-dessus du niveau de la mer, plus de trois fois l’altitude du sommet du mont Everest.
Sur plus de 40 missions envoyées vers Mars, moins de la moitié ont été couronnées de succès, selon la NASA.
Et ils veulent envoyer des gens là-bas ?
« Je l’appelle l’atmosphère anti-Goldilocks », a déclaré Jim Reuter, administrateur associé de la NASA pour la direction des missions de technologie spatiale. « C’est assez épais pour vous causer des problèmes et pas assez fin pour vous aider. »
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Mais les scientifiques de l’espace pensent qu’ils ont trouvé comment tirer plus de traînée à partir de rien.
Les ingénieurs ont développé un nouveau matériel — un bouclier thermique gonflable – c’est peut-être la clé. Appelée décélérateur aérodynamique gonflable hypersonique, ou HIAD, la technologie pourrait aider la NASA à débarquer des astronautes et des cargaisons massives sur la planète rouge à la fin des années 2030.
Maintenant une équipe au Langley Research Center de l’agence spatiale en Virginie est prêt à tester son courage dans l’espace. Plus tôt cette semaine, des scientifiques et des ingénieurs se sont réunis pour voir le bouclier thermique gonflé pour la dernière fois sur Terre avant qu’il ne se mette en orbite sur une United Launch Alliance Fusée Atlas V en novembre.
La mission, connue sous le nom de Bernard Kutter Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator — LOFTID en abrégé — emmènera l’expérience avec un satellite météorologique lors d’un voyage autour de la Terre qui passe au-dessus des pôles Nord et Sud. Le bouclier thermique restera en place jusqu’à la livraison du satellite, puis se gonflera lorsque le vaisseau spatial reviendra sur Terre.
Lors d’une petite démonstration mercredi, le bouclier thermique gris métallisé, ressemblant à un chapeau de champignon géant, a gonflé dans un laboratoire caverneux. L’engin mesurait 20 pieds de large, à peu près la taille d’un petit carrousel, avec une passerelle tendue au-dessus pour que les scientifiques et les ingénieurs puissent le traverser.
Depuis la création de la NASA en 1958, l’agence s’est appuyée sur des moteurs-fusées et des boucliers thermiques rigides en aérosol faire atterrir des engins spatiaux. L’aeroshell est une couverture protectrice, protégeant l’atterrisseur de la chaleur torride de la rentrée.
De la première mission Viking sans équipage dans les années 1970 au dernier rover Curiosity de la NASA lancé en 2011, les ingénieurs ont utilisé la même technologie de bouclier thermique pour se rendre sur Mars.
Mais la technologie classique est limitante. Un aeroshell dur ne peut être aussi grand que le diamètre du cône de nez d’une fusée, qui contient l’atterrisseur. Cependant, plus l’aéroshell est grand, plus les charges peuvent être lourdes. Pour avoir envoyé des astronautes sur Mars, les scientifiques disent qu’ils devront débarquer environ 20 à 45 tonnes. Jusqu’à présent, ils n’ont posé que moins de deux tonnes sur le sol martien.
Le recours à l’ancienne méthode a également limité les atterrissages d’engins spatiaux dans les basses terres du nord de Mars, en dessous du niveau d’altitude de base sur la planète rouge, a déclaré Joe Del Corso, chef de projet à Langley.
« J’appelle ça l’atmosphère anti-Goldilocks. »
C’est ainsi qu’un bouclier thermique gonflable pourrait être utile.
Le système est composé d’une pile d’anneaux en forme de tube intérieur attachés ensemble. Son matériau synthétique est 15 fois plus résistant que l’acier et capable de résister à des températures supérieures à 2 900 degrés Fahrenheit. L’idée est de le déployer plus haut dans l’atmosphère de Mars, en élargissant les options de toucher des roues de la NASA dans les hautes terres martiennes du sud.
C’est une solution plus réaliste que des paquets de parachutes de la taille d’un terrain de football ou des dizaines de tonnes supplémentaires de carburant pour fusée, ont déclaré les experts.
« Avec la technologie classique, vous pouvez débarquer environ 1,5 tonne métrique. C’est l’équivalent d’une voiturette de golf bien instrumentée », a déclaré Del Corso à Indigo Buzz. « Avec 20 à 40 tonnes métriques, on parle d’une maison de ranch, entièrement meublée avec une voiture dans le carport. C’est ce qu’il faut avoir. »
La mission de 93 millions de dollars est un partenariat avec United Launch Alliance, qui assurera le trajet et la récupération de l’équipement de la NASA après le lancement. La fusée décollera de Vandenberg Space Force Base en Californie. Si tout se passe comme prévu, le bouclier thermique ralentira le véhicule LOFTID de plus de 25 fois la vitesse du son à moins de 610 mph.
Le système gonflé se séparera ensuite et plongera dans l’océan Pacifique avec un parachute près d’Hawaï. Lors de la descente, il va éjecter un enregistreur de données stockant des informations sur le vol qu’un bateau va récupérer de l’eau.
Il y a aussi quelque chose dans la mission pour ULA. La nouvelle technologie de bouclier thermique pourrait les aider à récupérer les boosters usés pour les réutiliser, a déclaré Barb Egan, directrice du programme spatial civil de la société, faisant référence à un aspect notoirement coûteux des voyages spatiaux. L’entreprise espère un jour l’utiliser pour sa fusée lourde Vulcandont les propulseurs représentent environ 60 % du coût de chaque lancement.
« C’est un pas de géant dans la technologie aeroshell », a déclaré Egan, « pour pouvoir ramener nos moteurs rapidement, facilement, en toute sécurité et réutiliser cette technologie plutôt que de la jeter. »
