NASA supersonic inflatable aerodynamic decelerator for Mars entry performance enhancement

Robotic landing missions on Mars have reached the limit of landing performances with standard decelerating architectures. To increase the landing payload mass or altitude, new deceleration strategies have been analyzed. An inflatable aerodynamic decelerator can be a wise choice since it has been proved worthy in overcoming current aerodynamic deceleration limits, and NASA is currently testing some devices of the category to reach complete maturity (TRL-6). Nevertheless, the literature concerning inflatable decelerators lacks the study of the coupling of these devices with optimal guidance. In the present work, an analysis of the landing performance increment, provided by the inflatable decelerator, is performed exploiting optimal bank angle guidance. New achievements in lading altitude and mass are proved, along with new targeting capabilities. In addition to that, a logic has been designed to trigger the inflation of the decelerator, in order to mitigate downrange errors accumulated along the trajectory, exploiting the inflation event as a further control variable.

Le missioni robotiche atterrate su Marte hanno raggiunto il limite delle prestazioni con architetture decelerative comuni. Per incrementare il carico utile o la quota d'atterraggio sono state analizzate nuove strategie decelerative. Un deceleratore aerodinamico gonfiabile può essere una scelta saggia poiché è stato dimostrato degno di superare gli attuali limiti di decelerazione aerodinamici, e la NASA sta testando alcuni dispositivi della categoria per raggiungere la maturità completa (TRL - 6) . Tuttavia, la letteratura sui deceleratori gonfiabili e priva dello studio dell'accoppiamento di questi dispositivi con guida ottima. Nel presente lavoro, viene eseguita un'analisi dell'incremento prestazionale di atterraggio, fornito dal deceleratore gonfiabile e sfruttando una guida ottima. Sono dimostrati nuovi raggiungimenti in termini di carico utile e quota d'atterraggio, insieme a nuove capacità di puntamento. Inoltre, e stato progettato un controllore per innescare il gonfiaggio del deceleratore, al fine di mitigare l'errore sull'impronta a terra accumulato lungo la traiettoria, sfruttando l'evento di gonfiaggio come un ulteriore variabile di controllo.