När Galileo-missionens sond gick in i den jovianska atmosfären i december 1995, det upplevde temperaturer dubbelt så varma som solens yta, och krävde kolfenolsköldar för att skydda dess nyttolast ombord från den intensiva värmen. Sedan det uppdraget, NASA har inte flugit en rymdfarkost som krävde skydd mot så extrem värme. Nyligen, dock, NRC Planetary Science Decadal Survey har rekommenderat att NASA betraktar in situ vetenskapsuppdrag till Venus och Saturnus som en hög prioritet i New Frontiers tävlade uppdragsuppsättning. För att nå ytan av dessa planeter, uppdrag kommer att kräva värmesköldar som kan motstå mycket extrema infartsmiljöer, men är inte lika tunga som de tidigare använda kolfenoliska värmesköldarna.

För att svara på detta behov, NASA och dess industripartners utvecklar ett innovativt sätt att designa och tillverka en familj av ablativt termiskt skyddssystem (TPS) material med hjälp av kommersiellt tillgänglig vävteknik. Denna nya metod – kallad Heat-shield for Extreme Entry Environment Technology (HEEET) – utnyttjar hur tredimensionell (3-D) vävning används för att tillverka flygplansdelar gjorda av kolkompositmaterial. För att tillverka TPS-material med önskade egenskaper, fibrer med olika sammansättning och varierande garndensiteter placeras exakt i en 3D-struktur. Tredimensionell vävning utökar den traditionella tvådimensionella (2-D) vävningen genom att sammankoppla vävt material i den tredje riktningen, möjliggör tillverkning av material som är mer robusta mot ingångsmiljön än traditionella 2D-vävda material. Panelerna infunderas sedan med hartser och härdas för att låsa fibrerna på plats. Genom att använda avancerad modellering, design, och tillverkningsverktyg för att optimera väven för övergripande förbättrad prestanda, HEEET-projektet har tillverkat en ny familj av TPS-material och testat dem för en mängd olika inträdesförhållanden.

Beroende på uppdragets design, toppvärmeflödet under inträde kan nå cirka 10, 000 W/cm ² för både Venus och Saturnus, och topptrycket kan sträcka sig upp till cirka 1, 000 kPa. HEEET designas för närvarande för att motstå dessa förhållanden och samtidigt ge masseffektivitet som är mycket överlägsen den hos det arviga kolfenolmaterial som används för TPS i äldre uppdrag. Förutom att ge termiskt skydd, 3D-väven ökar också TPS-materialets mekaniska robusthet.

HEEET-teamet stödjer för närvarande flera New Frontier-förslag i väntan på ett tillkännagivande av nya gränser om möjligheter i slutet av 2016. Planerna kräver att HEEET-projektet ska mogna och leverera teknologi för infusion i utvalda uppdrag långt innan Key Decision Point B—beslutet port som leder till den period i uppdragets livscykel där ett projekt påbörjar preliminär design och slutför erforderlig teknikutveckling. 2015, HEEET-milstolpar inkluderade demonstration av förmågan att forma och ingjuta en representativ areal HEEET-platta, den sfäriska näshatten. Dessutom, projektet slutförde framgångsrikt en bågstråltestserie för att stödja utvecklingen av materialresponsmodeller och till stöd för sömdesignen. Denna testning gjorde det möjligt för projektet att förfina sin materialresponsmodell till stöd för TPS-dimensionering och för att minska utrymmet för handel med sömdesign.