Sistema revolucionario para la reentrada atmosférica de naves espaciales

Mediante un cambio radical de diseño, las naves espaciales reutilizables podrían serlo tanto como los aviones de pasajeros y necesitar tan solo unas horas de revisión y mantenimiento entre viajes.

La gran mayoría de las naves espaciales son de un solo uso, aunque este sea simplemente un corto viaje de ida y vuelta al espacio. Las reutilizables lo son solo por una cantidad modesta de veces y en cada ocasión tras una revisión técnica exhaustiva y a menudo el reemplazo de bastantes piezas.

A medida que se generalizan los viajes espaciales, también crece la necesidad de naves totalmente reutilizables.

El obstáculo más importante para que una nave espacial sea totalmente reutilizable es soportar el intenso calor con que se topa al reentrar en la atmósfera de la Tierra a velocidades muy altas. Las naves espaciales tradicionales dependen de escudos térmicos que se queman por completo o de losetas de cerámica que a menudo deben ser reemplazadas en cantidades significativas entre vuelos. Las naves modernas, como la Starship de SpaceX, disfrutan de un mayor grado de reutilización al valerse de escudos térmicos más avanzados que los de sus predecesoras, pero aún no logran ser como los aviones de pasajeros.

El salto definitivo hacia una nave espacial que sea tan reutilizable como un avión de pasajeros puede requerir un cambio radical de filosofía de diseño para soportar la reentrada atmosférica.

Ese cambio podría ser hacer “sudar” a las naves durante la reentrada.

Expertos del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad A&M de Texas, en colaboración con la empresa Canopy Aerospace, ambas entidades en Estados Unidos, han comenzado a trabajar en el desarrollo de un material impreso en 3D que libera o “transpira” un gas refrigerante para proteger la nave espacial de cuyo revestimiento forme parte. Esta tecnología podría permitir el diseño de naves totalmente reutilizables, o sea sin tener que reemplazar múltiples piezas tras cada viaje, y que no necesiten una larga y minuciosa revisión cada vez que tengan que volar.

Miembros del equipo ante uno de los túneles hipersónicos de pruebas que emplean en su línea de investigación y desarrollo. De izquierda a derecha: Hassan Saad Ifti, Ivett Leyva y William Matthews. (Foto: Texas A&M University)

Una nave espacial con esta capacidad de “sudar” no necesitaría escudo térmico ni losetas protectoras. La nueva técnica puede describirse como “enfriamiento por transpiración”. Este método crea una capa de gas a lo largo y ancho de la superficie del vehículo que no solo enfría la nave, sino que también actúa como una barrera que impide el contacto directo con el aire caliente de la atmósfera.

No tener que reinstalar un escudo térmico ni sustituir losetas protectoras supondría un ahorro espectacular de trabajo en los preparativos para cada nuevo vuelo. Esto podría reducir el tiempo entre vuelos desde el plazo actual que suele ser de meses, hasta un plazo de horas, más parecido al tiempo que se le dedica al mantenimiento de un avión de pasajeros entre vuelo y vuelo.

La idea de utilizar gas como aislante para las naves espaciales existe desde hace décadas. Pero hasta ahora las limitaciones de ciencia de materiales, en la potencia de cálculo de las supercomputadoras y en las capacidades de ensayo en tierra, han venido dificultando su aplicación. (Fuente: NCYT de Amazings)