Aerocapture

Aerocapture adalah suatu manuver pindah orbit yang digunakan untuk mengurangi kecepatan pesawat ruang angkasa dari lintasan hiperbolik ke orbit eliptik di sekitar benda langit yang menjadi target.
Aerocapture menggunakan atmosfer planet atau bulan menempatkan suatu wahana antariksa di orbit ilmiahnya (orbit yang paling memungkinkan berdasarkan perhitungan ilmiah yang dibutuhkan di dekat benda langit) dengan cepat dan hampir tidak membutuhkan bahan bakar. Manuver aerocapture dimulai saat pesawat ruang angkasa memasuki atmosfer benda target dari sebuah lintasan untuk mendekatinya. Hambatan aerodinamik yang dihasilkan oleh atmosfer memperlambat laju pesawat. Setelah pesawat cukup lambat cukup untuk menangkap orbit, pesawat keluar atmosfer dan menggunakan dorongan motor kecil untuk memutari orbit. Metode deselerasi/perlambatan yang hampir bebas bahan bakar ini secara signifikan mengurangi massa sebuah pesawat ruang angkasa antarplanet. Berkurangnya massa wahana antariksa memungkinkan untuk membawa lebih banyak instrumentasi sains atau memungkinkan pesawat ruang angkasa lebih kecil dan mengurangi biaya, serta kendaraan peluncur berpotensi lebih kecil serta lebih murah. Tetapi, pendekatan ini memerlukan proteksi termal yang signifikan dan panduan mendekati loop yang presisi selama manuver. Tingkat kendali otoritas seperti itu membutuhkan daya angkat yang signifikan atau pendorong kendali ketinggian yang relatif besar.

Manfaat aerocapture

Para ahli teknologi sedang mengembangkan cara untuk menempatkan kendaraan-kendaraan antariksa robotik di orbit-orbit ilmiah jangka panjang di sekitar tujuan-tujuan jarak jauh dalam tata surya yang tidak membutuhkan banyak muatan bahan bakar karena hal itu secara historis membatasi kinerja kendaraan, durasi misi, dan ketersediaan ruang untuk muatan-muatan sains.
Sebuah penelitian menunjukkan bahwa penggunaan aerocapture pada metode terbaik berikutnya (pembakaran propelan dan pengereman udara) akan memungkinkan peningkatan yang signifikan dalam daya angkut ilmiah untuk misi-misi berjarak mulai dari Venus (meningkat 79%) hingga Titan (meningkat 280%) dan Neptunus (meningkat 832%). Selain itu, penelitian tersebut menunjukkan bahwa penggunaan aerocapture secara ilmiah dapat memungkinkan misi-misi yang berguna ke Yupiter dan Saturnus.
Teknologi aerocapture juga telah dievaluasi untuk digunakan dalam misi-misi berawak ke Mars dan diketahui memberikan manfaat massa yang signifikan. Tetapi, untuk penerapannya, lintasan harus dibatasi untuk menghindari beban deselerasi yang berlebihan pada awak. Meskipun terdapat kendala-kendala yang sama pada lintasan untuk misi-misi robotik, batasan-batasan manusia biasanya lebih ketat, khususnya dalam terkait dengan efek gravitasi mikro berkepanjangan pada toleransi akselerasi.

Desain pesawat antariksa aerocapture

Manuver aerocapture dapat dilakukan dengan tiga tipe dasar sistem. Pesawat antariksa dapat ditutupi dengan suatu struktur yang diselimuti dengan material proteksi termal yang dikenal juga sebagai desain aeroshell kaku. Opsi lainnya yang serupa adalah menggunakan perangkat aerocapture, seperti perisai panas berisi udara, dikenal juga sebagai desain aeroshell tiup. Opsi ketiga adalah balon parasut (balsut), suatu kombinasi antara balon dan parasut yang terbuat dari bahan tipis tahan lama yang ditarik di belakang pesawat setelah diluncurkan di ruang hampa antariksa.

Dalam praktik

Aerocapture belum pernah dicoba dalam misi planet, tapi lompatan masuk kembali ke atmosfer yang dilakukan oleh Zond 6 dan Zond 7 kembali dari bulan termasuk manuver aerocapture karena mereka mengubah orbit hiperbolik menjadi orbit eliptik. Pada misi itu, karena tidak ada upaya menaikkan perige setelah aerocapture, orbit yang dihasilkan masih berpotongan dengan atmosfer, dand masuk kembali terjadi pada perige berikutnya.
Aerocapture awalnya dirancang untuk Mars Odyssey, tapi kemudian diubah menjadi pengereman udara dengan alasan biaya dan menyamakan dengan misi-misi lainnya.