Un escudo térmico para naves espaciales

La Agencia Espacial Europea (ESA), en sociedad con el gigante aeroespacial alemán DLR, están desarrollando un módulo de reingreso a la atmósfera que se basa en un escudo térmico construido con imanes superconductores. La idea es aprovechar algunas de las propiedades magnéticas del plasma que se genera cuando la nave roza las moléculas de la atmósfera para desviarlas. Si tienen éxito, quizás no debamos pasar nuevamente por una experiencia como la tragedia del transbordador espacial Columbia.

Uno de los problemas más complejos que debe resolver la industria es la forma de evitar que sus astronautas mueran rostizados al volver a la Tierra. Las altísimas velocidades de los vehículos espaciales a la hora de reingresar en la atmósfera -generalmente algunas decenas de miles de kilómetros por hora- hacen que el exterior de las cápsulas espaciales alcancen temperaturas sumamente elevadas. Esto obliga a cubrir las zonas frontales de las mismas con losetas cerámicas capaces de aislar el interior de la nave de las altas temperaturas originadas por el roce entre las moléculas del aire con el vehículo. Sin embargo, este sistema -a pesar de ser utilizado masivamente por casi todas las agencias espaciales del mundo- dista mucho de ser perfecto. Sin ir más lejos, todos recordamos los accidentes y momentos de tensión que han soportado los transbordadores espaciales culpa de estas pequeñas placas aislantes.

No hay forma de evitar este impacto con la atmósfera. Para que una nave espacial o satélite se mantenga en órbita, necesita imperiosamente moverse rápido. Es que -si quiere evitar estrellarse contra el piso- cada segundo debe avanzar una distancia que le permita compensar todo lo que ha caído, de forma que su distancia a la Tierra se mantenga invariable. Este es el motivo por el cual un satélite de órbita baja, o la Estación Espacial Internacional, dan varias vueltas (a menudo, cientos de ellas) a la Tierra por día. Obviamente, cuando llega el momento de descender, hay que desprenderse de toda esa energía cinética, ya que llegar al piso con una velocidad de 7 u 8 kilómetros por segundo es una experiencia por la que ningún astronauta querría pasar. La forma más económica desde el punto de vista del consumo de combustible es zambullirse en la atmósfera y aprovechar el roce entre el vehículo y el aire para detener la nave. Por supuesto, este procedimiento genera unas condiciones infernales.

Toda la energía cinética del vehículo espacial debe de disiparse en forma de calor, por lo que la temperatura en la parte exterior de la nave se eleva tanto que el gas que la rodea -la atmósfera- se ioniza, transformándose en un plasma. La Agencia Espacial Europea (ESA), en sociedad con el centro aeroespacial germano, el Deutschen Zentrums for Luft- und Raumfahrt (DLR), están pensando en utilizar otro sistema para lidiar con esas altas temperaturas. La idea, expresada en términos sencillos, es aprovechar las propiedades magnéticas del plasma que se forma alrededor de la nave. Básicamente, los ingenieros de las agencias espaciales proponen utilizar grandes imanes superconductores para formar un “escudo magnético” que proteja a los astronautas ¿Podría funcionar? Claro que sí. De hecho, desde hace décadas que los investigadores que trabajan en dispositivos de fusión nuclear utilizan este tipo de escudos para confinar magnéticamente plasma que se encuentra a millones de grados.

El primer paso para lograr un sistema funcional es desarrollar un imán superconductor capaz de generar el potente campo magnético que se necesita para la tarea. Este campo, en teoría inocuo para los astronautas, se proyectaría fuera de la nave y sería capaz de desviar efectivamente las partículas de plasma recalentado. Entre las ventajas del sistema se mencionan la mayor fiabilidad y el menor peso que las losetas térmicas tradicionales. Los primeros ensayos se harán utilizando una cápsula espacial rusa Volan, lanzada desde un submarino ruso. Despegará “a caballo” de un misil balístico Volna modificado especialmente para esta tarea. El primer vuelo de la Volan la llevará a una altura ligeramente por debajo de la órbita baja, pero suficientemente alto como para que arda como una cerilla si el sistema no resulta ser tan efectivo como los diseñadores creen.  La velocidad máxima de la cápsula a la hora de volver a tierra se calcula en unos 25,700 kilómetros por hora (Mach 21) y la cápsula aterrizará sobre la región de la península de Kamchatka.

A pesar de que el proyecto se encuentra en pleno desarrollo, los investigadores creen que el primer lanzamiento podría tener lugar dentro de unos tres años. Si tienen éxito, quizás la NASA adopte este tipo de escudo térmico para los futuros vehículos espaciales del programa Constelación.