Hace algunos dias la NASA recupero la capsula espacial OSIRIS-REx y una de las imagenes mas interesantes es aquella cuando la capsula ingresa a la atmosfera y sucede el fenomeno llamado "Calentamiento aerodinámico".en esta entrada vamos a explicar de una forma fácil de entender el calentamiento aerodinámico de un cuerpo al entrar a la atmósfera.
El calentamiento aerodinámico es el proceso térmico por el cual un cuerpo sólido (como un meteorito, un misil o un avión) aumenta de temperatura al moverse en el seno de un fluido (como el aire). Es una forma de convección forzada en la cual el calor se transmite por fuerzas que no están asociadas a este.
¿Por qué se produce este fenómeno? Cuando un cuerpo entra a la atmósfera a gran velocidad, se encuentra con una capa de aire que lo rodea y lo comprime. Esta compresión genera una presión y una temperatura muy altas en la superficie del cuerpo. Además, el roce del aire con el cuerpo también produce fricción, que es otra fuente de calor. Estas dos fuentes de calor hacen que el cuerpo se caliente mucho y que pueda llegar a emitir luz, como ocurre con los meteoritos.
¿Cómo se protegen los vehículos espaciales del calentamiento aerodinámico? Los vehículos espaciales que entran a la atmósfera planetaria (y o Tierra) como el trasbordador espacial Orbiter requieren del uso de un sistema de protección térmico (TPS) para protegerlos de calentamiento aerodinámico. El TPS está compuesto por una variedad de materiales que tienen una gran capacidad térmica, es decir, que pueden absorber y liberar mucho calor sin dañarse. Además, estos materiales tienen un buen aislamiento térmico, lo que evita que el calor se conduzca 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.
Los materiales que se usan para el TPS dependen de la temperatura que alcanza cada parte del vehículo. Las orillas delanteras de las alas y la tapa de la nariz son las regiones de temperatura más altas, por lo que se usan materiales cerámicos muy resistentes al calor y a la oxidación. El resto del vehículo se cubre con materiales compuestos o ablativos, que se desprenden o se evaporan al calentarse, llevándose parte del calor con ellos.
El desarrollo de nuevos materiales para el TPS es un tema de investigación muy importante para mejorar las capacidades futuras de los vehículos de reingreso. Por ejemplo, en el Centro de Investigación NASA Ames se están desarrollando las Cerámicas de Ultra Alta Temperatura (UHTC), que son materiales con temperaturas extremadamente altas de fusión, con buena resistencia de oxidación y de choque térmico. Estos materiales muestran un potencial para usarlos como refrigerantes pasivos en los bordes afilados de los futuros vehículos de reingreso, que ofrecen ventajas en rendimiento aerodinámico y seguridad.
Espero que te haya quedado claro qué es el calentamiento aerodinámico y cómo afecta a los cuerpos que entran a la atmósfera. Si tienes alguna duda o comentario, puedes dejarlo abajo. ¡Hasta la próxima!
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