Naturalne hamulce dla statków kosmicznych
Pojazdy kosmiczne poruszają się z zawrotnymi prędkościami. Specjalne techniki napędowe (wykorzystujące spalanie różnego rodzaju paliw) pozwalają obniżyć ich prędkość i sprowadzić je na orbitę planety. W przypadku ciał posiadających atmosferę idealnym rozwiązaniem jest tzw. przechwytywanie aerodynamiczne. Technika ta wykorzystuje opór atmosfery do zmniejszenia prędkości statku i umieszczenia go na orbicie kołowej. Zastosowanie przechwytywania aerodynamicznego wymaga tylko jednego podejścia oraz nieznacznych manewrów korekcyjnych. Choć w praktyce jeszcze go nie stosowano, po ponad 20 latach badań niezbędna technologia już wkrótce zostanie oddana do użytku. Dzięki niej w związku z mniejszym zużyciem paliwa ładowność statków kosmicznych w momencie startu może zwiększyć się nawet o 30%. Ma to szczególne znaczenie w przypadku misji z dużym ładunkiem, takich jak misje załogowe czy też misje mające na celu przywiezienie na Ziemię pobranych w kosmosie próbek. Loty tego rodzaju na Księżyc i Marsa stają się coraz bardziej prawdopodobne, a ponadto technologia ta będzie również niezbędna w procesie umieszczania i wymiany satelitów między niską orbitą okołoziemską a orbitą geostacjonarną. Tym samym przechwytywanie aerodynamiczne ma stać się jedną z podstawowych technologii wykorzystywanych do badań planetarnych. W ramach finansowanego ze środków UE projektu AEROFAST (Aerocapture for future space transportation) europejskie konsorcjum badawcze podjęło działania na rzecz podwyższenia poziomu gotowości technologicznej (TRL) w zakresie przechwytywania aerodynamicznego. Głównym celem projektu było przygotowanie gruntu pod lot demonstracyjny poprzez osiągnięcie gotowości technologicznej na poziomie 3 lub 4. Do uzyskania rzeczywistej gotowości operacyjnej wymagany jest TRL o wartości równej 6. Uczestniczący w projekcie AEROFAST naukowcy wprowadzili znaczące modyfikacje w algorytmach nawigacji międzyplanetarnej i przechwytywania aerodynamicznego oraz zbudowali urządzenia pozwalające na badanie ich skuteczności. Przygotowali także prototypowy system ochrony termicznej, stworzony pod kątem takich misji, oraz określili wymaganą aparaturę pokładową do zastosowania w fazie schodzenia. Technologia przechwytywania aerodynamicznego jest skomplikowana i wymaga wykorzystania wielu dyscyplin, a od jej bezawaryjności będzie zależało życie wielu ludzi. Osiągnięcia projektu AEROFAST nie tylko przyczyniły się do zwiększenia gotowości do jej zastosowania, lecz także pozwoliły przygotować grunt pod misję demonstracyjną. Powodzenie prac przybliży nas do możliwości odbywania efektywnych kosztowo misji dalekiego zasięgu na pokładzie statków zdolnych do przewozu dużego ładunku, w tym misji załogowych i wysyłanych w celu pobrania próbek.
Słowa kluczowe
Statek kosmiczny, podróże kosmiczne, przechwytywanie aerodynamiczne, Mars, AEROFAST