Recurrir al magnetismo en vez de a las losetas térmicas podría proteger mejor del calor a las naves que, procedentes del espacio, entran a gran velocidad en la atmósfera de la Tierra o en atmósferas comparables. Unos científicos han desarrollado tecnología para poner a prueba con más fiabilidad este concepto.
Cuando las naves espaciales entran en la atmósfera, reciben el impacto de ondas de choque que alcanzan velocidades de varios kilómetros por segundo. Esto calienta el aire en la superficie exterior de la nave hasta temperaturas de varios miles de grados. Para contrarrestar este intenso calentamiento, se suele recurrir a un recubrimiento que absorba los daños en vez de que lo haga el resto de la nave. Este recubrimiento, normalmente a base de losetas resistentes al calor, ayuda a disipar el calor y a proteger la nave. Si bien esta estrategia es fiable, presenta serias limitaciones, como el aumento de peso de la nave, el desgaste de las losetas térmicas (tras cada viaje hay que revisarlas todas y cambiar unas cuantas), el costo económico que ello acarrea y los largos tiempos de reparación que se necesitan. Todo esto resulta especialmente limitante ante la creciente demanda de naves espaciales reutilizables.
Una tecnología prometedora para superar estos desafíos es el aerofrenado magnetohidrodinámico. Al aplicar un campo magnético al plasma débilmente ionizado en la onda de choque, la capa de choque ultracaliente puede expandirse y alejarse de la superficie de la nave. Esto no solo reduce el flujo de calor hacia la nave, sino que también puede aumentar la resistencia aerodinámica, disminuyendo la velocidad de la nave. Si bien hay investigaciones anteriores en las que se ha demostrado la validez de esta estrategia, probar dichos sistemas representa un gran desafío. Los experimentos suelen consistir en colocar un imán permanente dentro de un pequeño modelo de prueba y someterlo a una onda de choque, pero su diseño dificulta la prueba sistemática de diferentes intensidades y formas de campo.
Para permitir a los ingenieros probar una gama más amplia de campos magnéticos, un equipo integrado, entre otros, por Kohei Shimamura y Takeaki Muramatsu, de la Universidad Metropolitana de Tokio en Japón, ha diseñado un nuevo sistema que utiliza un potente electroimán montado dentro de un pequeño modelo. El electroimán está formado por un conjunto adaptable de bobinas y se alimenta mediante una red de generación de pulsos que lo somete a un intenso pico de corriente, generando un campo muy fuerte durante un breve periodo de tiempo.
En las pruebas, el modelo es sometido a una onda de choque que viaja a más de siete kilómetros por segundo durante decenas de microsegundos en un tubo de expansión hipersónico, una instalación terrestre para probar aeronaves y naves espaciales en entornos extremos.
El equipo diseñó el sistema para rastrear la llegada de la onda expansiva y sincronizar con precisión el campo magnético con su duración, alcanzando intensidades de campo significativamente superiores a las que se pueden lograr con un imán permanente de neodimio. Una cámara de alta velocidad también se sincronizó con la onda expansiva para registrar la luz emitida por la capa calentada de la onda (o capa de «autoemisión»).
El trabajo del equipo representa un paso fundamental hacia las pruebas planificadas de experimentos reales de reentrada y el desarrollo de una tecnología clave para cualquier futura misión espacial que implique la reentrada en cualquier atmósfera lo bastante densa.
Kohei Shimamura, Takeaki Muramatsu y sus colegas exponen los detalles técnicos del nuevo sistema para pruebas de aerofrenado magnetohidrodinámico en la revista académica Journal of Spacecraft and Rockets, bajo el título “Quasi-Steady Magnetic Field Generated by Pulse Forming Network for Magnetohydrodynamic Aerobraking”.
