Después de completar con éxito la misión a la Luna, la tripulación de Artemis II regresará a la Tierra. Cuatro astronautas establecieron un nuevo récord de distancia recorrida por una persona desde la Tierra: 406.771 kilómetros.
Su viaje de regreso culminará con un reingreso a alta velocidad, hipersónico y extremadamente caliente a la atmósfera de la Tierra antes de que su nave espacial aterrice en el Océano Pacífico frente a la costa de California aproximadamente a las 8 pm ET. 10 de abril hora local (2 a. m. del sábado 11 de abril CST).
El reingreso será la prueba final que enfrentará la tripulación en su épica misión de diez días. Conlleva muchos peligros, pero tu nave espacial está equipada con una serie de tecnologías para garantizar tu seguridad.
Reingreso rápido
La cápsula Orion que transportará a los astronautas Artemis II alcanzará la atmósfera terrestre a una velocidad de más de 11 km/s (40.000 km/h). Esto es 40 veces más rápido de lo que viaja un avión de pasajeros.
Si, por el contrario, tenemos en cuenta la energía cinética que posee un objeto debido a su movimiento, al entrar en la atmósfera la cápsula Orión acumulará casi 2.000 veces más energía cinética por kilogramo de vehículo que un avión de pasajeros.
Como cualquier nave espacial que regresa a casa, tendrá que reducir la velocidad y reducir su energía cinética a casi cero para que sus paracaídas puedan abrirse y pueda aterrizar de forma segura en la Tierra.
Las naves espaciales reducen esta energía realizando una reentrada controlada a través de la atmósfera superior de nuestro planeta, donde utilizan la resistencia atmosférica como freno para reducir la velocidad.
A diferencia de un avión, que normalmente está diseñado para ser aerodinámico y minimizar las fuerzas de arrastre para reducir el consumo de combustible, las naves espaciales de reentrada hacen lo contrario: están diseñadas para ser lo más aerodinámicas posible para maximizar la resistencia y ayudarlas a reducir la velocidad.
Esta desaceleración durante el reingreso a la atmósfera puede ser extremadamente abrupta.
La desaceleración y la aceleración generalmente se expresan en términos de fuerzas g, o “g” para abreviar. Esta es la fuerza de desaceleración o aceleración dividida por la aceleración estándar que todos experimentamos debido a la gravedad de la Tierra. Un piloto de Fórmula 1 experimenta más de 5 g de fuerza G al tomar una curva, lo que está cerca de la fuerza G máxima que una persona puede soportar sin perder el conocimiento.
Pequeñas cápsulas de reentrada no tripuladas, como la OSIRIS-REx de la NASA, que transportaba muestras del asteroide Bennu, simplemente se lanzan a la atmósfera y desaceleran rápidamente. Estas grabaciones ocurren muy rápidamente, en menos de un minuto. Pero las sobrecargas en este caso pueden superar los 100, lo que es aceptable para vehículos robóticos, pero no para humanos.
Los vehículos tripulados, como la cápsula Orion de la NASA, utilizan la sustentación para ralentizar el reingreso en el tiempo. Esto reduce las fuerzas a un nivel que los humanos pueden soportar y hace que el reingreso dure varios minutos.
Los cuatro astronautas de Artemis II establecieron un nuevo récord de distancia recorrida por el ser humano desde la Tierra, alcanzando una distancia máxima de 406.771 kilómetros. NASA Reentrada muy caliente
La cápsula Orión volverá a entrar en la atmósfera, viajando a más de 30 veces la velocidad del sonido. La onda de choque envolverá la nave espacial, calentando el aire a 10.000°C o más, aproximadamente el doble de la temperatura de la superficie del Sol.
El intenso calor convierte el aire que pasa a través de la onda de choque en plasma cargado eléctricamente. Esto bloquea temporalmente las señales de radio, por lo que los astronautas no podrán comunicarse durante las etapas más difíciles del descenso.
Garantizar un regreso seguro
Las naves espaciales sobreviven al entorno extremadamente hostil del reingreso diseñando cuidadosamente sus trayectorias para minimizar el calentamiento tanto como sea posible.
La nave también cuenta con un sistema de protección térmica. En la práctica, se trata de un revestimiento aislante que protege la nave espacial, su tripulación o su carga del fuerte flujo hipersónico que se produce en el exterior.
El sistema de protección térmica está diseñado específicamente para el vehículo y su uso previsto. Los materiales que pueden soportar la mayor cantidad de calor se colocan en superficies donde se espera que el ambiente sea más hostil y están diseñados para degradarse al ingresar a la atmósfera, pero perdurarán. El brillo incandescente que experimentarán también irradia calor de regreso a la atmósfera en lugar de ser absorbido por la nave espacial.
Es este diseño preciso el que permite a Artemis pasar a través del aire a 10.000°C mientras mantiene una temperatura máxima de la superficie del escudo térmico de sólo unos 3.000°C.
Una imagen de la nave espacial Hayabusa de JAXA reingresando a la atmósfera de la Tierra el 13 de junio de 2010, con el casco de la nave ardiendo detrás de ella. OLLA
La mayoría de las naves espaciales están protegidas por materiales llamados materiales ablativos, que normalmente están hechos de fibra de carbono y un adhesivo conocido como resina fenólica. Estos escudos térmicos ablativos absorben energía e inyectan gas relativamente frío en una corriente a lo largo de la superficie del automóvil, lo que ayuda a enfriar todo.
En concreto, el material de protección térmica ablativa utilizado en la cápsula de Orión se llama AVCOAT y es una versión del material que protegió la cápsula Apolo cuando regresó de la Luna a finales de los años 1960 y principios de los 1970.
Aunque la misión Artemis I, un vuelo de prueba sin tripulación, fue un gran éxito, la ablación del escudo térmico durante el reingreso fue mucho mayor de lo esperado. En algunos lugares se desprendieron grandes trozos de material.
El escudo térmico de la nave espacial Orion de la NASA después de la misión Artemis I. NASA
Después de extensas pruebas y análisis, los ingenieros decidieron continuar usando el mismo tipo de escudo térmico en la misión Artemis II. La hipótesis es que Artemis I perdió fragmentos de este revestimiento debido al aumento de presión dentro del material durante el “salto” de reentrada, la fase en la que la nave dejó la atmósfera para enfriarse antes de realizar una segunda reentrada en la que aterrizó.
Para Artemis II, los ingenieros decidieron cambiar ligeramente la trayectoria, incorporando un “salto” menos pronunciado.
Es sorprendente ver lo que la NASA y los astronautas ya han logrado en esta misión. Pero como muchos otros, me sentiré aliviado de verlos regresar sanos y salvos a la Tierra.
