Low-Density Supersonic Decelerator (LDSD) für bemannte Marsmission – wie soll das gehen?

Versuche zum Erreichen einer „technical readiness“ mihilfe des SIA Konzepts als „Low Density Supersonic Decelerator“ (LDSD) machen in Zusammenhang mit bemannten Marsmissionen natürlich nur dann Sinn, wenn die dabei entwickelte Technik auch zu einer sinnvollen Anwendung kommt.

Was wäre erforderlich?

Das SIAD Konzept beruht darauf, mihilfe eines ballonartig erweiterten Hitzeschilds einen „Ballistischen Koeffizienten“ (bc,in kg/m²) des Eintrittsfahrzeugs zu erreichen, der beim Eintritt in die Marsatmosphäre einen merklichen Abbremseffekt gewährleistet, ohne dass die entstehende thermische Belastung den Hitzeschild und die Nutzlast zerstört.

Als Vergleich für das technisch derzeit Machbare bietet sich der Hitzeschild von CURIOSITY an. CURIOSITY hatte einen bc von ca. 200 (zum Vergleich: Der ARCHIMEDES Ballon-Eintrittskörper hat einen bc von 0.5, also 400 mal kleiner).

Um bei einer Eintrittsmasse von 50t für eine bemannte Marsmission einen ballistischen Koeffizienten von ebenfalls 200 zu erhalten, müsste der Hitzeschild einen Durchmesser von ca. 18 m haben, nicht 8m wie von NASA propagiert. Bisher ins Auge gefasste Schwerlastträger erlauben aber nur einen maximalen Durchmesser der zum Mars zu transportierenden Nutzlast von 10m. Ein Hitzeschild von 10m Durchmesser müsste also mit dem SIAD Ansatz mithilfe der aufblasbaren „Hitzeschildvergrößerung“ mindestens auf 18m vergrößert werden. Die dabei mit CURIOSITY vergleichbare thermische Belastung dürfte jedoch eine ballonartige Struktur kaum überleben, selbst wenn die Temperatur nach außen hin abnimmt (was der Fall ist, wie für den ARCHIMEDES Ballon gezeigt wurde). Das bedeutet aber, dass der Ballonteil des Hitzeschilds wahrscheinlich einen noch größeren Durchmesser als 18m haben müsste.

Eine solche ballonartige Struktur müsste hitzebeständig und formstabil sein und im Weltraum entfaltet und aufgeblasen werden ähnlich wie für ARCHIMEDES. Mit dem gewaltigen Unterschied, dass auf dem Hitzeschild noch eine Last von 50 t ruht und das gesamte Eintrittsfahrzeug den Belastungen des Eintritts widerstehen muss. Außerdem müsste der Hitzeschild einschließlich der Ballonerweiterung nach dem Eintritt in die Marsatmosphäre abgeworfen und in sichere Entfernung zur Nutzlast gebracht werden. Es ist schwer vorstellbar, wie das alles technisch umgesetzt werden könnte, ohne das SIAD Konzept ad absurdum zu führen.

Um zum Aufblasen des Ballonanteils des Hitzeschilds die dünne Marsatmosphäre zu benutzen, wie offenbar angedacht, müsste ein technischer und missionsbedingter Aufwand getrieben werden, der sicherlich den Aufwand für ein Aufblassystem übersteigen würde, dass ja nach dem Aufblasen, wie bei ARCHIMEDES, noch im Weltraum vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre abgetrennt werden könnte.

Für kleinere Nutzlasten könnte das SIAD Prinzip allerdings interessant sein, wenn das aufgrund der Beschränkung des Nutzlastdurchmessers verfügbarer Träger erforderlich wird.