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Planetary Entry Integrated Models

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Preparación del aterrizaje en planetas

Pese a constituir un aspecto integral de las misiones de exploración planetaria, todavía se posee un conocimiento rudimentario sobre la entrada de naves espaciales en la atmósfera de planetas. A fin de simular el calor inducido por la incursión de una nave espacial en la atmósfera de un planeta, científicos financiados por la Unión Europea han desarrollado modelos teóricos y aplicando un túnel de viento virtual.

Tecnologías industriales

Cada planeta y luna del Sistema Solar presenta características distintas y plantea retos diferentes en lo que concierne a la fase de entrada y descenso. Las diferencias en las características de la densidad atmosférica influyen de cara a lograr una aproximación segura a la superficie. De poco sirve que la nave espacial llegue al planeta objetivo si no se produce un aterrizaje adecuado que permita desarrollar la misión robótica. El cometido del proyecto europeo «Planetary entry integrated models» (PHYS4ENTRY) era estudiar los procesos físicos que entran en juego en la entrada supersónica. Cuando una nave espacial llega a la atmósfera, se forma frente a ella una onda de choque que eleva enormemente la temperatura del gas y la de la propia aeronave en su descenso hacia el suelo. Los científicos de PHYS4ENTRY desarrollaron modelos teóricos para describir procesos elementales presentes en las mezclas a gran temperatura de las atmósferas planetarias (Tierra, Marte, Júpiter). En las investigaciones del flujo de entrada en expansión se incluyeron colisiones electrón-molécula, colisiones átomo-molécula y molécula-molécula en fase de gas, interacciones superficiales átomo-molécula y procesos inducidos por fotones. Su influencia sobre el flujo general de calor hacia la superficie de la aeronave se calculó mediante simulaciones de dinámica de fluidos computacional. Se comparó con mediciones experimentales la capacidad de los modelos teóricos para predecir los procesos cinéticos en desequilibrio de las mezclas a altas temperaturas. Las condiciones del flujo en expansión se estudiaron en el túnel de viento de plasma acoplado por inducción situado en el Instituto von Karman de Dinámica de Fluidos, en Bélgica. La base de datos de PHYS4ENTRY incluye valores relativos a los procesos elementales y propiedades físicas de especies relevantes para la (re)entrada en las atmósferas de la Tierra, Marte y Júpiter. Está disponible para el público en la web del proyecto y se espera que influya notablemente en los trabajos de modelado sobre la aerotermodinámica de re(entrada). Mediante un análisis detallado de los procesos físicos que tienen lugar durante la entrada de una nave espacial en atmósferas planetarias, los científicos de PHYS4ENTRY mejoraron elementos cruciales del modelado de las condiciones de vuelo. Estos hallazgos mejorarán la eficacia de los escudos térmicos y logrará que más misiones planetarias lleguen a su destino.

Palabras clave

Exploración planetaria, túnel de viento, entrada planetaria, atmósferas planetarias, escudo térmico

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