Por una reentrada atmosférica terrestre más segura
La resistencia al aire contribuye a frenar la velocidad a la que la gravedad terrestre atrae las cápsulas espaciales en la maniobra de reentrada. No obstante, la fricción generada al acercarse estos vehículos a la Tierra a velocidades supersónicas provoca temperaturas extremadamente altas por el rozamiento entre la superficie de estos y el gas circundante. Para evitar que se desintegren como un meteoroide, las cápsulas de reentrada encienden sus motores durante la caída para frenarse y adoptar el ángulo de ataque adecuado para entrar en la atmósfera. Además precisan tener una forma determinada y cubrirse del material adecuado. El escudo térmico necesario para superar la fase de reentrada ha impulsado al desarrollo de varias tecnologías nuevas. El objetivo del proyecto financiado con fondos europeos «Radiation-shapes thermal protection investigations for high-speed Earth re-entry» (RASTAS SPEAR) fue lograr un desarrollo mayor en varias tecnologías clave al respecto. El equipo a cargo de la iniciativa logró generar bases tecnológicas sólidas que sirvieran para preparar futuras misiones de recogida y retorno de muestras. Además, los resultados del proyecto se utilizaron en el diseño de la misión MarcoPolo-R de la ESA, cuyo objetivo es un asteroide primitivo en las inmediaciones de la Tierra. Los responsables de RASTAS SPEAR revisaron las capacidades y las limitaciones de las instalaciones de ensayo previo paso a lograr un conocimiento mayor de los fenómenos que tienen lugar en las reentradas supersónicas. La onda de choque que se forma frente a los vehículos en reentrada y el flujo de los gases en su entorno puede reproducirse en túneles de viento de plasma supersónico. La revisión trató sobre los fundamentos operativos de las instalaciones existentes, las metodologías en vigor y el equipo utilizado para realizar mediciones. Los socios de RASTAS SPEAR se sirvieron de los resultados de estas comparaciones para diseñar equipos y tecnologías con los que simular los cambios de presión que se producen en las maniobras de reentrada. Así, se crearon modelos teóricos basados en dinámica de fluidos computacional con los que analizar los procesos que se producen en el sistema de protección térmica de las cápsulas. Los responsables científicos de RASTAS SPEAR combinaron y probaron nuevos materiales deformables capaces de absorber fuerzas de impacto y adhesivos con los que unir con mayor eficacia los bloques de un sistema de protección térmica. Para proceder a los ensayos en túneles de viento de plasma se creó un prototipo de escudo térmico representativo de las misiones de obtención de muestras. Las pruebas se ejecutaron en el túnel de viento de plasma Scirocco situado en Capua, cerca de Nápoles (Italia), uno de los pocos emplazamientos en todo el mundo en el que es posible ejecutar este tipo de ensayos. El prototipo sirvió para demostrar que sus prestaciones son las esperadas y que el modelo matemático es preciso. La labor realizada abre nuevas puertas de enorme interés para las misiones de exploración espacial.
