NASA bereitet Start von Low-Density Supersonic Decelerator (LDSD) vor

Beim LDSD-Projekt der NASA geht es darum neue Wiedereintrittstechnologien zu erproben, um größere Nutzlasten in höher gelegene Gebiete des Mars mit höherer Genauigkeit absetzen zu können.Es handelt sich um eine Technologiedemonstrationsmission, welche die technologischen Innovationen liefern soll, die die wissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Herausforderungen bewältigen können.

Diese Technologien sollen sowohl bei robotischen wie auch bemannten Marslandemissionen zum Einsatz kommen, die in Zukunft um einiges schwerer sein werden wie die aktuellen Missionen. Ein größerer Hitzeschild oder größere Treibstoffvorräte für die Bremstriebwerke würden jedoch die Nutzlast für die Experimente verringern.

Die vorhandenen Systeme, die ein Landefahrzeug in der Marsatmosphäre abbremsen können, werden teilweise schon seit den Viking-Missionen in 1976 eingesetzt. Das selbe Fallschirmsystem kam zum Beispiel auch bei der Landung des Curiosity-Rovers zum Einsatz.

Mit diesem Fallschirmsystem kann jedoch die Masse der Landefahrzeuge nicht mehr gesteigert werden. Außerdem sind mit diesem System nur Landungen in niedrigen Marsebenen möglich, da die Marsatmosphäre nicht dicht genug ist.

Der LDSD-Projekt setzt schon bei der Abbremsung in großen Atmosphärenschichten an. Der Durchmesser des linsenförmigen Hitzeschilds wird durch einen aufblasbaren Ring aus widerstandsfähigem Material vergrößert und somit der Widerstand der Atmosphäre vergrößert. Also wird auch eine größere Bremswirkung erzielt. Dieser Ringballon wird bei der NASA Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator genannt – kurz SIAD.

Zwei Versionen des SIAD wurden für die Erprobung entwickelt. Das SIAD-R-Design mit 6m Durchmesser für robotische Missionen und der SIAD-E-Design mit 8m Durchmesser für bemannte Missionen.

Beim SIAD-R wird der Ringballon mit heißem Gas aus Druckbehältern aufgeblasen werden. Im Gegensatz dazu soll der Ringballon des SIAD-E mit aufgestautem Atmosphärengas bedruckt werden. Die Ringballons werden bei der dreieinhalbfachen Schallgeschwindigkeit bedruckt und bremsen das Vehikel auf eine Geschwindigkeit ab, bei der ein Überschallbänderfallschirm sicher ausgebracht werden kann.

Dieser Bänderfallschirm wird in neuem Design beim Test zum Einsatz kommen und das Fahrzeug ab der zweifachen Schallgeschwindigkeit bis auf Unterschall abbremsen. Der Fallschirm umfasst mit einem Durchmesser von 33,5m eine mehr als doppelt so große Fläche wie die bisher eingesetzten Bänderfallschirme bei der Viking- oder Curiosity-Mission.

Für die endgültige Landung werden auch weiter Airbagsysteme oder Bremstriebwerke benötigt werden.

Der Test findet bei ähnlichen Druckverhältnissen wie in der Marsatmosphäre in der Stratosphäre der Erde statt.

Wie im Flugprofil dargestellt fährt das Testfahrzeug zuerst mit einem Heliumhöhenballon in etwa 36 km Höhe. Dort wird ein Raketentriebwerk gezündet, welches das Fahrzeug auf die benötigte Testgeschwindigkeit und bis in knapp 55 km Höhe bringt. Nach der Testphase mit den Bremsmanövern und der Wasserung im Meer soll auch eine Bergung vorgenommen werden.

Der Start erfolgt dabei von der Pacific Missile Range Facility der U.S. Navy auf Kauai, Hawaii.

Zwischen 2012 und 2014 wurden schon Windkanaltests mit einem verkleinerten Fallschirm im NASA Ames Research Center und Aufblastests des Ringballons auf Raketenschlitten der U.S. Navy’s China Lake Naval Air Weapons Station in Kalifornien vorgenommen.

Morgen endet das reservierte Startfenster auf der Missile Range und es konnte auch beim sechsten Versuch wegen ungünstiger Wetterbedingungen kein Start vorgenommen werden. Die Windrichtung ermöglichte es nicht wie geplant den Ballon in die Richtung von unbewohnten Gebiet aufs Meer hinaus zu schicken.

Womöglich öffnet sich am Ende des Monats ein erneutes Startfenster mit günstigeren Windverhältnissen.

Wir werden weiter über das LDSD-Projekt berichten, da auch das ARCHIMEDES-Projekt eine Atmosphärenabbremsung mit einem Ballonsystem nutzen wird.