LOFTID概念圖
美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）與美國國家航空航天局（NASA）已達成一項協議，將再入技術演示器作為2022年氣象衛星發射的唯一次級有效載荷。NOAA於2月26日宣佈，它已經完成了一項計劃安排，擬在發射聯合極地衛星系統（JPSS）2航天器時，搭載NASA的充氣減速器（LOFTID-Low-Earth Orbit Flight Test of an Inflatable Decelerator）進行低地球軌道飛行測試。該JPSS衛星將於2022年從范登堡空軍基地使用聯合發射聯盟Atlas 5火箭發射。
LOFTID旨在演示再入技術，這些技術最終可用於在火星上降落大型有效載荷。一旦從火箭分離後，LOFTID將膨脹展開，膨脹至六米的直徑，然後重新進入地球大氣層。
NASA希望將LOFTID擴大到更大尺寸，可以用作人類火星著陸器的一部分。“為了在火星的大氣層著陸，目前的技術將再入載荷的重量限制在大約一噸半。3月3日，在科羅拉多州舉行的下一代亞軌道研究人員會議上，美國宇航局空間技術副主任吉姆·路特（Jim Reuter）表示，未來載人再入任務需要大約20噸載荷，如果使用LOFTID這樣的系統，有助於再入飛行器在以高音速行駛時有效減慢大型火星著陸器的速度。NASA寄希望於通過驗證6米直徑的LOFTID再入技術，實現未來15米直徑LOFTID的技術。
LOFTID再入飛行器（RV）是Atlas V運載火箭上的輔助有效載荷，將由半人馬座（Atlas V）第二階段交付到其再入狀態。RV存放在半人馬座上的主要有效載荷適配器內，這樣，當RV連接到半人馬座上時，可以釋放並分離主要有效載荷適配器，以露出存放的機身以進行部署。在啟動和交付主要有效負載期間，RV處於非活動狀態並已關閉電源。在將主要有效載荷送入軌道後，半人馬座將進行一次除軌燃燒，以重新進入地球大氣層。拋開有效負載適配器後，然後打開RV的電源，釋放包裝約束，並開始進行機殼充氣。充氣系統開始“軟啟動”，然後完全充氣，從ULA提供的加壓儲罐中輸送氮氣充氣氣體。 當機殼完全充氣後，半人馬座姿態控制系統使航天器旋轉並執行最終指向調整，然後將RV釋放到其旋轉穩定的再入彈道。然後，半人馬會進行分流操作，以避免在半人馬座重返時燃燒時與RV重新接觸。RV按照規定的軌跡重新進入大氣層，並從高超音速減速到亞音速飛行。 在整個RV飛行中，實時信標將最少的數據包發送到Atellite網絡，同時獲取並處理來攝像機和其他子系統的數據，並將綜合數據發送到內部數據記錄器（IDR）和可彈出裝置數據記錄器（EDR）。 再入後，RV彈出EDR、艙浮，並提供GPS定位器信號以便於從海面搜索打撈。 作為ULA提供的輔助恢復手段，RV部署了降落傘，以實現從海面進行的RV的輕柔降落和船隻收回。
“LOFTID背景知識”
充氣減速器的低地球軌道飛行測試（LOFTID）展示了一種橫切式飛機外殼（一種隔熱罩），用於航天器的大氣再進入。NASA面臨的挑戰之一是如何將質量的載荷（實驗設備和人員等）安全運送到有大氣的目的地（比如火星）。因為當前的剛性機殼熱防護罩受到火箭整流罩尺寸的限制。充氣減速器就是一種在軌可充氣的防護罩，其可展開到比壓縮狀態下防護罩大得多的尺寸。NASA計劃將這項技術應用在未對火星、金星、土衛六等行星的探測，並返回地球的任務。
當航天器進入稠密大氣層時，空氣動力將直接作用航天器上。空氣阻力有助於減慢速度，將動能轉化為熱量。利用大氣阻力是降低航天器速度的最有效的方法。火星的大氣密度比地球的密度低得多，對空氣動力學的減速提出了極大的挑戰。大氣層足夠厚，可以提供一些阻力，但又太薄，無法像在地球大氣層中那樣使航天器減速。LOFTID的大型可展開機殼由柔性隔熱罩保護的充氣結構構成，在穿越火星大氣層時起巨大的剎車作用。大型防護罩會產生更大的阻力，並在大氣的上游開始減速，從而使航天器在更高的高度下更快地減速，而熱量消耗卻較小。
LOFTID展開狀態測試
LOFTID展示了一個直徑約6米大型防護罩，這種防護罩可從低地球軌道進入，可以很多潛在應用相關的條件下進行技術演示。經過超音速充氣氣動減速器（HIAD）技術的十多年發展，包括兩次亞軌道飛行試驗，LOFTID軌道飛行試驗條件已經成熟。軌道返回提供了與許多潛在應用相關的進入環境，為將來的任務使用鋪平了道路。
HIAD收縮狀態
HIAD展開狀態
HIAD在軌渲染圖
HIAD技術可以增強到允許更重的載荷執行火星登陸任務。它也可以應用在地球上、甚至可用用來進行火箭第一級段助推器的回收，以降低進入太空的總體成本。從外太空進入大氣層的航天器速度很快，能夠產生高能量的壓力波。該壓力波會截留並迅速壓縮大氣中的氣體，從而產生使航天器減速的阻力，並伴有加熱其表面的強烈熱負荷。HIAD設計包括一個可充氣的結構，該結構可保持再入航天器，並具有可承受熱負荷的柔性保護熱保護系統（FTPS）。“柔性”是指FTPS是可摺疊的、可打包、可展開的和可定製的，而不是可拉伸的。
通常，在航天器進入大氣層時所承受的載荷和環境不會考慮使用軟質材料。材料技術的進步對於該技術的實現非常關鍵。充氣結構由一堆加壓的同心管或托里管構成，它們被捆紮在一起以形成異常堅固的鈍錐形結構。花托由編織的合成纖維製成，其強度比鋼強15倍。儘管充氣結構能夠承受超過400攝氏度的溫度，但HIAD依靠FTPS來高溫。
LOFTID機構示意圖
FTPS覆蓋可膨脹結構並將其與大氣進入的灼熱隔離開來，可分為三個功能層：外層陶瓷纖維布層，可在表面溫度超過1600攝氏度時保持完整性，從而保護底層免於空氣動力剪切力影響；阻止熱量散發的高溫絕緣子中間層；內部不滲透氣體阻隔層阻止熱氣體到達充氣結構。
