Un vaisseau spatial qui pénètre de nouveau dans l’atmosphère terrestre rencontre des températures pouvant atteindre 1850 degrés Fahrenheit, alors qu’il tombe en chute libre à une vitesse d’approximativement 7600 milles à l’heure. Toute cette énergie constitue un bouclier robuste capable d'absorber la chaleur indispensable à la protection des astronautes et des équipements à l'intérieur. Cependant, au cours de l'histoire de la NASA, ces écrans thermiques - généralement construits à partir de matériaux rigides - ont posé un problème de sécurité, les carreaux de céramique fragiles étant à l'origine du désastre de 2003 en Colombie .
Hier, la NASA a testé une nouvelle approche de ce problème: un écran thermique en tissu gonflable. Tôt hier matin, une fusée transportant un prototype a été lancée à 288 milles de l'installation de vol Wallops de la NASA sur la côte est de la Virginie. Après que le véhicule expérimental - connu sous le nom d’expérimentation de véhicule de rentrée gonflable (IRVE-3) - ait été éjecté de la fusée, le bouclier s’est gonflé conformément au plan et est revenu en toute sécurité sur la Terre en 20 minutes environ, atterrissant dans Cap Hatteras, Caroline du Nord.
Les experts travaillent sur une expérience unique qui utilisera un bouclier thermique aéroshell / gonflable pour protéger un engin spatial lors de sa pénétration dans l'atmosphère de la planète ou de son retour sur Terre.«Tout s'est passé comme sur des roulettes. L’IRVE-3 a fonctionné comme prévu », a déclaré Neil Cheatwood, le chercheur principal du projet. "Il a pénétré dans l'atmosphère terrestre à Mach 10, dix fois plus vite que le son, et a survécu à la chaleur et aux forces du voyage."
Après trois années de développement, l’équipe de recherche de la NASA a créé un design innovant, capable de résister aux contraintes du vol spatial en utilisant des matériaux plus légers et plus flexibles. Au lancement, le bouclier est constitué d’un cône composé d’anneaux non gonflés en tissu de kevlar, le tout entouré d’une couverture thermique. Pendant le vol, l’écran thermique de 680 livres se sépare de la fusée de lancement et un système de gonflage pompe l’azote dans l’appareil jusqu’à ce qu’il ait la forme d’un champignon, le cylindre supérieur mesure environ 10 pieds de diamètre.
«Nous aimons ça quand ça a l'air simple», a déclaré Carrie Rhoades, ingénieure des systèmes de vol. «En fait, il a fallu un peu de travail pour arriver là où nous sommes maintenant. Nous devons faire toutes sortes de tests différents - dans des souffleries, des installations à haute température et des laboratoires. »
IRVE-2, une expérience précédente, a également survécu avec succès à son retour en août 2009, mais avec une charge utile beaucoup plus légère et à des vitesses beaucoup plus faibles. IRVE-3 a reçu environ 10 fois plus de chaleur que son pare-soleil.
Pendant le vol expérimental, les ingénieurs ont surveillé de près les données des caméras embarquées et des thermomètres afin de déterminer si le bouclier était suffisamment protégé contre l’engin des immenses quantités de chaleur générée. Alors qu'ils se réjouissaient de ce succès, un bateau à grande vitesse de la US Navy a été envoyé dans la zone d'accostage pour récupérer l'embarcation, afin que le personnel de la NASA puisse l'étudier pour de futures missions.
La NASA mène actuellement des tests pour montrer que de telles conceptions gonflables pourraient être utilisées à l'avenir pour protéger les capsules spatiales lors de l'entrée ou de la descente de planètes et pour aider le fret à retourner de la Terre depuis la Station spatiale internationale. essai réussi du ralentisseur aérodynamique hypersonique », a déclaré James Reuther, directeur adjoint du programme de technologie spatiale de la NASA. «Ce vol de démonstration contribue largement à démontrer l’utilité de ces technologies pour servir de boucliers thermiques d’entrée d’atmosphère dans l’espace futur.»
La NASA prévoit de tester des boucliers thermiques gonflables de plus en plus grands avec d'autres types de tissus résistants à la chaleur avant de les mettre éventuellement au service d'une véritable mission. La prochaine étape est le test HEART (HEART) - un concept comprend un écran thermique plus grand, de près de 30 pieds de diamètre.
L'utilisation de conceptions gonflables pourrait permettre de réaliser des écrans thermiques de tailles et de poids considérablement réduits et, par conséquent, d'engins spatiaux pouvant accueillir de plus grandes quantités d'équipements scientifiques et de fournitures de maintien de la vie. Les scientifiques de la NASA prévoient que la technologie pourrait être utile lors de futures missions n'importe où dans une atmosphère, y compris Mars, Vénus ou même Titan, la plus grande lune de Saturne.
