Un estudiante de doctorado de la Universidad de Manchester ha desarrollado un prototipo de escudo térmico flexible para naves espaciales que podría reducir el costo de los viajes espaciales e incluso ayudar a futuras misiones espaciales a Marte.
Los escudos térmicos se usan esencialmente como frenos para evitar que las naves espaciales se quemen y se estrellen al entrar y volver a entrar en la atmósfera de un planeta. Este diseño es el primero en el mundo en utilizar fuerzas centrífugas que endurecen los materiales livianos para evitar quemaduras.
Los métodos actuales de protección térmica de naves espaciales incluyen enormes inflables y estructuras desplegadas mecánicamente que a menudo son pesadas y complicadas de usar.
Rui Wu, de la Escuela de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y Civil de Manchester, dice que además de ser liviano en diseño, su prototipo también es "autorregulado". Esto significa que no hay necesidad de maquinaria adicional, lo que reduce el peso de la nave espacialaún más y permitiendo la investigación científica de bajo costo y la recuperación de piezas de cohetes.
Él dice: "Las naves espaciales para futuras misiones deben ser más grandes y pesadas que nunca, lo que significa que los escudos térmicos serán cada vez más grandes para manejarlos".
Para abordar esta demanda, Wu y su equipo han desarrollado un escudo térmico flexible que tiene forma de falda y gira como una semilla de sicómoro. Los planetas con atmósferas, como la Tierra y Marte, permiten a las naves espaciales utilizar la resistencia aerodinámica para reducir la velocidad yEl diseño del prototipo usa esto para permitir la entrada a la atmósfera.
"Esto es similar al buceo en tablas altas, donde el arrastre del agua desacelera tu cuerpo antes de llegar al fondo de la piscina", explica Wu.
La entrada rápida a la atmósfera de la Tierra genera tanto calor - más de 10,000 ° C - que el aire alrededor de la nave espacial puede quemarse en plasma. Para una entrada atmosférica segura, la nave espacial necesita una parte delantera, o escudo, que tolere el calor alto comoasí como una forma aerodinámica que genera resistencia.
Sin embargo, a diferencia de la Tierra, la atmósfera marciana es muy delgada. "Si el reingreso de la Tierra es como sumergirse en una espesa miel, la entrada a Marte sería como sumergirse en el agua", dice Wu.
Para transportar equipos pesados y astronautas, se necesita un área de arrastre alta. Al ingresar a las atmósferas de la Tierra o Marte, las naves espaciales requieren escudos altamente diseñados para evitar quemaduras, generar arrastre y soportar cargas pesadas.
El diseño de Wu resuelve potencialmente ambos problemas.
El prototipo está hecho de un material flexible que permite un fácil almacenamiento a bordo de la nave espacial. Este material, aunque plegable, es resistente y tiene una alta tolerancia a la temperatura.
El escudo también está cosido a lo largo de un patrón especial que le permite girar durante el vuelo, lo que induce una fuerza centrífuga.
Wu ve que su diseño ayuda con las misiones de investigación y rescate científico basadas en el espacio en el futuro. Agrega: "Cada vez se realizan más investigaciones en el espacio, pero esto suele ser muy costoso y el equipo tiene que compartir un viaje con otrosvehículos.
"Dado que este prototipo es lo suficientemente liviano y flexible para su uso en satélites más pequeños, la investigación podría hacerse más fácil y más barata. El escudo térmico también ayudaría a ahorrar costos en las misiones de recuperación, ya que su alta resistencia inducida reduce la cantidad de combustible quemado al volver-entrada."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Manchester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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