1. Resistencia atmosférica
Cuando una nave espacial ingresa a la atmósfera terrestre, encuentra resistencia, que es una fuerza que se opone a su movimiento. Esta fricción entre la superficie del vehículo y las moléculas de aire hace que la nave espacial disminuya su velocidad.
El calor generado por la fricción con las moléculas de aire eleva la temperatura tanto de la piel exterior de la nave espacial como del aire circundante. Este calor se llama calefacción aerotérmica.
2. Presión y ondas de choque
La alta velocidad a la que una nave espacial vuelve a entrar en la atmósfera hace que el aire que tiene delante se comprima, lo que provoca un aumento de presión. Esto genera una onda de choque que se propaga hacia afuera desde la nariz de la nave espacial.
La onda de choque provoca cambios de presión repentinos y significativos, provocando intensas vibraciones en toda la nave espacial. Estas vibraciones pueden dañar equipos sensibles e interrumpir las operaciones de vuelo si no se gestionan adecuadamente.
3. Apagón de plasma y radio
El paso a alta velocidad de la nave espacial a través de la atmósfera provoca la ionización de las moléculas de aire, lo que crea una capa de plasma alrededor del vehículo. Este plasma refleja las ondas de radio, provocando un apagón de radiofrecuencia. Esto puede interrumpir los enlaces de comunicación con las estaciones terrestres, complicando el seguimiento y el control durante el reingreso.
4. Despliegue de paracaídas
Para reducir aún más su velocidad, la nave espacial puede desplegar paracaídas. Estos dispositivos utilizan la resistencia creada por el aumento de la superficie para frenar la nave espacial.
5. Amerizaje
Como paso final, la nave espacial ingresa al agua a una velocidad controlada. Esto se hace para reducir las fuerzas de impacto y las vibraciones potencialmente peligrosas que podrían surgir durante un aterrizaje brusco.
El diseño y los materiales utilizados en la construcción de una nave espacial son fundamentales para resistir las fuerzas extremas que se encuentran durante el reingreso y garantizar el regreso seguro del vehículo y sus pasajeros.
La ingeniería del amerizaje:NASA y SpaceX
El proceso de amerizaje implica múltiples consideraciones y sistemas de ingeniería clave. Exploremos cómo la NASA y SpaceX manejan esta fase de sus misiones.
1. Planificación del reingreso
Antes del reingreso, los ingenieros aeroespaciales calculan cuidadosamente la trayectoria, el ángulo y la velocidad a la que la nave espacial debería cruzar la atmósfera terrestre. Estos cálculos tienen como objetivo equilibrar la seguridad y la eficiencia del combustible.
2. Blindaje térmico
Para proteger la nave espacial del intenso calentamiento aerotérmico, tanto la NASA como SpaceX utilizan sistemas de protección térmica (TPS). Se componen de materiales que soportan altas temperaturas, normalmente fabricados a partir de materiales ablativos o materiales compuestos.
Por ejemplo, la nave espacial Orion de la NASA utiliza un sistema avanzado de protección térmica conocido como material Avcoat, que es un compuesto de fibra de carbono recubierto con una capa de sílice. El material puede soportar temperaturas de hasta 2200 grados Celsius (3992 grados Fahrenheit).
Mientras tanto, la nave espacial Dragon de SpaceX emplea un escudo térmico PICA (Ablador de carbono impregnado de fenólico). PICA es un material liviano y altamente eficaz que puede soportar temperaturas de hasta 2760 grados Celsius (5000 grados Fahrenheit).
3. Maniobrar
Para resistir las intensas vibraciones causadas por las ondas de choque, naves espaciales como Orion y Dragon están diseñadas con formas aerodinámicas que minimizan los efectos de las ondas de choque. También emplean sistemas de control que ajustan la actitud de la nave espacial y la estabilizan durante el reingreso.
4. Manejo de apagones de radio
Para gestionar la fase de apagón de radio, la NASA y SpaceX utilizan múltiples estrategias de comunicación. Estas pueden incluir la instalación de sistemas de comunicación diversos y redundantes en la nave espacial, el uso de señales de mayor frecuencia que puedan penetrar mejor la capa ionizada y la planificación estratégica de pasos de comunicación.
5. Despliegue de paracaídas
Una vez que la nave espacial reduce la velocidad lo suficiente, se despliegan paracaídas para reducir aún más la velocidad. La nave espacial Orion de la NASA utiliza tres paracaídas, cada uno de más de 100 pies de diámetro, para lograr la velocidad de descenso deseada.
La nave espacial Dragon de SpaceX, por otro lado, emplea un sistema único de doble paracaídas. Los paracaídas se despliegan primero para estabilizar la nave. Luego, se sueltan los paracaídas principales, más grandes y potentes, para garantizar un descenso controlado y seguro.
Conclusión
El amerizaje es una fase crítica del proceso de reentrada de una nave espacial que requiere ingeniería y planificación meticulosas. La NASA y SpaceX han desarrollado e implementado tecnologías innovadoras para gestionar las diversas fuerzas y desafíos encontrados durante esta fase, garantizando el regreso seguro de los astronautas y las valiosas cargas útiles.
