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jueves, 9 de marzo de 2017

Escudos termicos para nuevos retos planetarios extremos.

Cuando los objetivos actuales de la investigación espacial están encaminados a la conquista planetaria, los actuales blindajes térmicos convencionales empleados exitosamente en naves como el Discovery, etc., para viajar a la Estación Espacial Internacional, ya no son suficientes. Por ejemplo, en la maniobra de entrada desde la órbita, para tomar contacto físico con el planeta Marte, las superficies externas de las naves deberán estar protegidas por escudos térmicos ligeros y adaptables aerodinámicamente, capaces de soportar las temperaturas estimadas próximas a los 2000 grados centígrados que se sabe se alcanzarán.

ADEPT (Photo courtesy of NASA).
 
Como siempre ha existido, los vehículos espaciales requieren el uso de un sistema de protección térmica (TPS) para protegerlos de calentamiento aerodinámico debido a la combinación de la compresión y la fricción de las naves con la atmosfera.
Hasta ahora, los sistemas de aislamiento (TPS) estaban basados en el uso de materiales de revestimiento con una gran capacidad térmica en combinación con un aislamiento térmico fundamental para evitar la conducción de calor al interior del vehículo. El calor desarrollado por el proceso de calentamiento aerodinámico es irradiado de vuelta al espacio debido a la alta temperatura de la superficie.
El perfeccionamiento de estos materiales ha sido el motivo de investigación constante para mejorar la resistencia al choque térmico y reducir la conductividad térmica con el fin de mejorar el funcionamiento del vehículo y la seguridad.
El Centro de Investigación Ames de la NASA ha venido investigando las Cerámicas de Ultra Alta Temperatura (UHTC) con temperaturas extremadamente altas de fusión, con buena resistencia de oxidación ambiental en el tiempo y una buena resistencia frente al choque térmico.
Paralelamente, otros grupos de investigadores realizan experimentos de rayos X en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, para ver la respuesta de un material a temperaturas y presiones extremas y así comprender el funcionamiento del sistema a escala microscópica.
El nuevo sistema flexible de protección térmica denominado Adept (Adaptive Deployable Entry and Placement Technology), se podrá almacenar en el interior de la nave espacial y se podrá desplegar como un paraguas antes de la entrada al objetivo planetario.
En la actualidad, los científicos realizan experimentos de rayos X en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, para ver la respuesta de los materiales frente a temperaturas y presiones extremas.
Los escudos térmicos de la nueva generación tendrán que ser capaces de soportar temperaturas elevadísimas. Para que se tenga una idea, durante una entrada atmosférica real en Marte, la carga de calor sobre el blindaje podría alcanzar temperaturas de 1692 grados centígrados.
Para evitar las consecuencias de tales temperaturas extremas, los nuevos sistemas flexibles de blindaje térmico emplearán tejidos de fibra de carbono ligeros que se podrán adaptar al diseño de naves espaciales de gran perfil capaces de proteger a tripulaciones humanas, cargas sensibles y una completa serie de sistemas complejos de supervivencia e investigación.
Fuente: NASA