Comunicación con vehículos hipersónicos en pleno vuelo

El problema ha causado muchos momentos de angustia desde los inicios de la astronáutica. Y queda magistralmente reflejado hacia el final de la película “Apolo 13”, que muestra el angustioso viaje de tres astronautas a bordo de la misión lunar abortada en 1970. A medida que la nave espacial penetra en la atmósfera de la Tierra, se ve rodeada por aire ionizado caliente que interrumpe las comunicaciones con el Control de Misión de la NASA en Houston. Cada segundo que las llamadas de los controladores de vuelo permanecen sin ser respondidas es prolongado de forma inquietante.

Esto no fue solo una licencia creativa adoptada por un equipo de producción de Hollywood. El bloqueo en las comunicaciones del Apolo 13 duró 1 minuto más de lo esperado, lo que incrementó el suspense en la película y la angustia en la vida real, pero incluso los cortes rutinarios de este tipo pueden crear momentos de suma ansiedad, ya que no hay forma de conocer ni de controlar la situación o el estado de la nave desde tierra.

“Cuando no es posible conectar con un vehículo reentrando, la única cosa que podemos hacer es rezar”, señala coloquialmente Xiaotian Gao, físico del Instituto Tecnológico de Harbin en China.

Gao y su colega Binhao Jiang han propuesto una nueva forma de mantener las comunicaciones con una nave espacial mientras reentra en la atmósfera. El método podría aplicarse también a otros vehículos hipersónicos, como aviones militares futuristas y misiles balísticos.

Los cortes en las comunicaciones con vehículos hipersónicos suceden porque cuando la nave atraviesa la atmósfera a una velocidad de cinco o más veces la del sonido, no tarda en verse rodeada por una envoltura de aire ionizado, llamada vaina de plasma. Esta vaina de plasma reflejará las señales electromagnéticas en casi todos los casos, cortando la conexión con cualquier sistema interlocutor del exterior del vehículo. Sin embargo, bajo ciertas condiciones especiales, una vaina de plasma puede en realidad mejorar la radiación procedente de una antena de comunicaciones.

Gao y sus colegas razonaron que sería posible reproducir estas condiciones especiales en un vuelo hipersónico ordinario mediante el rediseño de la antena. Los investigadores analizaron primero experimentos anteriores y encontraron que la mejora especial de señal podría explicarse por una resonancia, u oscilaciones electromagnéticas coincidentes, entre la vaina de plasma y el aire del entorno. Proponen añadir una “capa emparejada” a las antenas de comunicaciones normales para crear las condiciones de resonancia deseadas durante el vuelo hipersónico normal.

El equipo no es el primero en intentar resolver este problema del bloqueo de comunicaciones, pero su método tiene ventajas sobre otros. Por ejemplo, el sistema necesario es mucho más ligero que el que se precisa para los otros métodos. El funcionamiento de la nueva técnica tampoco depende de que el vehículo posea una forma particular. Además, no consume energía adicional, y puede adaptarse a los cambios en la vaina de plasma.

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