La NASA lanzó y aterrizó LOFTID, un escudo térmico de platillo volador inflable

El jueves por la mañana, la NASA envió un dispositivo inflable gigante al espacio y luego lo bajó de la órbita, chapoteando en el océano cerca de Hawái.

Puede pensar en él como un castillo hinchable del espacio, aunque las personas a cargo de la misión preferirían que no lo hiciera.

“Diría que eso sería inexacto”, dijo Neil Cheatwood, investigador principal de la prueba de vuelo en órbita terrestre baja de un desacelerador inflable, o LOFTID para abreviar, sobre la comparación durante una entrevista.

LOFTID puede parecer solo un truco divertido, pero el proyecto de $ 93 millones demuestra una tecnología intrigante que podría ayudar a la NASA en su objetivo de llevar a las personas a la superficie de Marte de manera segura algún día. La agencia ha aterrizado una serie de naves espaciales robóticas en Marte, pero los enfoques actuales solo funcionan para cargas útiles que pesen hasta aproximadamente 1,5 toneladas, aproximadamente la mayor parte de un automóvil pequeño.

Eso es inadecuado para los módulos de aterrizaje más grandes, que transportan 20 toneladas o más, que se necesitan para las personas y los suministros que necesitarán para sobrevivir en el planeta rojo.

Una descripción más precisa del dispositivo podría ser que es un platillo, de 20 pies de ancho cuando está inflado. Está hecho de capas de tela que pueden sobrevivir cayendo a la atmósfera a 18,000 millas por hora y temperaturas cercanas a los 3,000 grados Fahrenheit.

Aún así, un escudo térmico inflable comparte una característica clave con un castillo hinchable: sin inflar, se puede plegar y empaquetar herméticamente. LOFTID cabía en un cilindro de un poco más de cuatro pies de ancho y un pie y medio de alto. Para un escudo térmico rígido tradicional, no hay forma de meter algo de 20 pies de diámetro en un cohete que no es tan ancho.

Una superficie más grande como la de LOFTID genera mucha más fricción de aire; esencialmente, es un mejor freno a medida que atraviesa la atmósfera superior, y la mayor resistencia permite reducir la velocidad de las cargas útiles más pesadas. Para futuras misiones a Marte, el escudo térmico inflable se combinaría con otros sistemas como paracaídas y retrocohetes para guiar al módulo de aterrizaje en ruta hacia un aterrizaje suave.

Eso requeriría un escudo térmico de unos 30 pies de diámetro, dijo el Dr. Cheatwood, “porque es una masa tan grande que estamos tratando de llevar a Marte para los humanos”.

El jueves, el equipo LOFTID no tuvo mucho que hacer durante la cuenta regresiva para el despegue a las 1:49 am hora del Pacífico a bordo de un cohete Atlas V. Para evitar la posibilidad de causar problemas con la misión principal, el despliegue de un satélite meteorológico, los sistemas LOFTID no se encendieron hasta una hora más tarde, después de la liberación del satélite.

La NASA informó más tarde de un posible problema con la matriz solar del satélite, Joint Polar Satellite System-2, que mide la energía que emana del planeta a través de la atmósfera para mejorar los pronósticos meteorológicos. Pero el despliegue de LOFTID se produjo sin problema.

La segunda etapa del cohete, con el LOFTID todavía conectado, encendió brevemente su motor dos veces para que el LOFTID se orientara correctamente para volver a entrar en la atmósfera.

Durante los siguientes minutos, el gas nitrógeno comprimido infló el escudo térmico de LOFTID, un conjunto de tubos anidados en forma de rosquilla que parecían un hongo o una sombrilla que salían de la parte superior del escenario del cohete. Para agregar estabilidad a LOFTID, la etapa del cohete comenzó a girar como un trompo a unas lánguidas tres revoluciones por minuto antes de liberar a la nave de prueba para su viaje a través de la atmósfera.

Un par de horas después del despegue, el dispositivo LOFTID flotaba en el Océano Pacífico a unas 500 millas de Hawái. Un video infrarrojo granulado tomado desde un barco de recuperación mostró a LOFTID descendiendo bajo un paracaídas y luego chapoteando en el agua.

“Todos están aliviados y emocionados”, dijo Greg Swanson, líder de instrumentación de LOFTID, durante la transmisión de televisión de la NASA. Estaba en el barco de recuperación de camino al vehículo para sacarlo del agua.

La idea de los escudos térmicos inflables se remonta a medio siglo, pero no había materiales que poseyeran la fuerza y ​​la resistencia al calor necesarias.

El Dr. Cheatwood dijo que hace dos décadas, Steve Hughes, uno de los ingenieros principales de LOFTID, leyó algunos artículos que describían los esfuerzos rusos en los escudos térmicos inflables. “Pensé que era una buena idea”, dijo. “Entre los dos, éramos los que lo uníamos”.

Eso llevó a tres pruebas hace una década. Esos escudos inflables de 10 pies de ancho se lanzaron en cohetes suborbitales, esencialmente subiendo y luego cayendo. La prueba LOFTID duplica el diámetro, y debido a que el vehículo llegó a la órbita, el reingreso fue mucho más rápido, generando más calor.

El éxito significa que la tecnología ahora está lista para usarse en misiones, dijo el Dr. Cheatwood.

Además de Marte, los escudos térmicos inflables podrían ayudar a aterrizar en otros mundos con atmósferas como Venus y Titán, la luna más grande de Saturno.

Más cerca de casa, alrededor de una docena de empresas han expresado interés en la tecnología, dijo el Dr. Cheatwood. “Y ese no soy yo saliendo y vendiéndolos”, dijo. “Esos son ellos poniéndose en contacto conmigo”.

Uno es United Launch Alliance, el fabricante del cohete Atlas V que lanzó LOFTID.

Estimulada por el éxito de SpaceX, que regularmente aterriza las etapas de propulsión de sus cohetes Falcon 9, United Launch Alliance, una empresa conjunta de Boeing y Lockheed Martin, quiere eventualmente reutilizar partes de Vulcan, su cohete de próxima generación, que se espera que volar por primera vez el próximo año.

A diferencia de SpaceX, la compañía no busca aterrizar toda la primera etapa.

En cambio, el compartimiento en la parte posterior del propulsor Vulcan que contiene las piezas más caras, los motores, se desecharía y luego volvería a caer a la Tierra, frenado primero por un escudo térmico inflable y luego por paracaídas. Luego, un helicóptero atraparía el compartimiento del motor que desciende y lo llevaría a un barco. (Otra compañía de cohetes, Rocket Lab, está intentando un enfoque similar de atrapar partes de cohetes en el aire).

Una pequeña empresa nueva llamada Outpost Space está buscando crear un negocio espacial novedoso que podría usar tecnología de escudo térmico inflable. En los últimos años, una gran cantidad de nuevas compañías de cohetes ha reducido el costo de lanzar satélites a la órbita. Pero llevar cualquier cosa a la Tierra, como muestras de drogas o materiales novedosos producidos en el entorno casi ingrávido de la órbita terrestre baja, sigue siendo limitado y complicado. Por ahora, eso solo se puede hacer con cargas útiles llevadas a la Estación Espacial Internacional o posiblemente a la nueva estación espacial de China.

Outpost, sin embargo, cree que muchos investigadores y empresas estarían felices de evitar viajes hacia y desde una estación espacial, optando por viajes mucho más cortos a la órbita.

Dunn dijo que Outpost tenía como objetivo lanzar la primera demostración orbital de su sistema el próximo año.

“Básicamente es una pequeña plataforma que permite que la carga útil opere y esté expuesta al entorno espacial”, dijo Jason Dunn, director ejecutivo de la compañía. “Y luego vuelve. Así que es casi como una estación espacial muy pequeña que regresa después de tu misión”.

El equipo de Outpost encontró los escudos térmicos inflables de la NASA y firmó un contrato para que la NASA desarrolle versiones que pueda usar. Una vez que el escudo térmico inflable ha guiado a la nave espacial de Outpost a través del calor del reingreso, se despliega un segundo sistema inflable, un parapente, y la carga útil puede guiarse con precisión hacia un lugar de aterrizaje.

Los clientes potenciales de Outpost “no pueden pagar la ronda de la estación espacial o necesitan subir y bajar más rápido”, dijo Dunn. “Lo que hemos podido desarrollar es un sistema que puede realizar misiones realmente cortas que podemos llevar al espacio y regresar en un mes”.