La nueva y salvaje tecnología de plasma de la NASA reduce la resistencia durante el vuelo hipersónico

una nave espacial en forma de cono con un fondo redondeado que ingresa a la atmósfera de un planeta rodeada de gas brillante
Una ilustración de un vehículo de reentrada entrando en la atmósfera de un planeta. (Crédito de la imagen: NASA)

El Programa de Transferencia de Tecnología de la NASA está otorgando la licencia de sus derechos sobre una forma radicalmente nueva de propulsión que utiliza electroimanes para controlar el flujo de plasma sobre aviones y naves espaciales que vuelan a velocidades hipersónicas.

A medida que los vehículos vuelan a través de una atmósfera planetaria a velocidades hipersónicas (al menos cinco veces más rápidas que la velocidad del sonido ), generan un flujo de gases cargados. El concepto de la NASA implica dos electrodos incrustados en el escudo térmico de un avión o nave espacial, junto con un electroimán debajo del escudo térmico . El par de electrodos captura la carga eléctrica en el flujo ionizado de gas fuera de la nave, ya sea para cargar una batería o para alimentar una bobina electromagnética integrada en la aeronave o nave espacial. Ahí es donde las cosas se ponen interesantes. 

La NASA dice que el electroimán se puede usar para controlar el flujo de gas alrededor del vehículo, ya sea para reducir la resistencia (fricción atmosférica) o dirigir el vehículo. Este concepto se basa en lo que se conoce como magnetohidrodinámica, o MHD, que utiliza campos eléctricos y magnéticos para controlar el flujo de gases o líquidos. 

Según un aviso que la agencia publicó en el portal de contratación gubernamental SAM.gov el jueves (7 de diciembre), la tecnología fue desarrollada por investigadores del Centro de Investigación Langley de la NASA en Virginia y ha sido estudiada para su uso en una entrada simulada a la atmósfera de Neptuno. Un estudio separado de 2021 de la misma tecnología la estudió para su uso en la atmósfera de Marte .

La agencia afirma que su sistema MHD es “más simple que los métodos convencionales para el control de naves hipersónicas (por ejemplo, propulsión química, centro de gravedad de vuelo cambiante o pestañas de compensación) y permite nuevas arquitecturas de misión de entrada, descenso y aterrizaje”. 

Una declaración separada de la NASA sobre la tecnología afirma que “obtiene energía al rozar atmósferas ionizantes” y puede ayudar a “naves más grandes y pesadas a ingresar a atmósferas planetarias (incluida la Tierra ) a velocidades más altas”.

Gráfico que ilustra cómo el sistema magnetohidrodinámico de la NASA puede integrarse en el escudo térmico de una nave espacial.(Crédito de la imagen: NASA)

En marzo de 2023, un grupo de investigadores internacionales financiado por el programa Future and Emerging Technologies (FET) de la Comisión Europea describió un sistema MHD similar al de Langley y escribió que subtecnologías como los superconductores de alta temperatura han “alcanzado un nivel de industrialización”. madurez suficiente para que actúen como una tecnología habilitadora clave para esta aplicación”.

La NASA ha investigado enfoques magnetohidrodinámicos similares durante años, remontándose al menos a 1965 . Un estudio de 2003 realizado por investigadores del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la agencia en Alabama cita la larga historia de investigación sobre el tema en Langley, señalando que “el programa Langley de la NASA fue un esfuerzo extremadamente exitoso”.

El Departamento de Defensa de EE. UU. también ha probado y estudiado durante décadas varios métodos para dirigir y reducir la resistencia que experimentan los vehículos hipersónicos. Por ejemplo, el ejército ha investigado el uso de láseres para reducir la densidad del aire delante de un vehículo y ha buscado aprovechar las altas tasas de giro y vibración de superficies cargadas eléctricamente para lograr resultados similares a los del sistema autorizado por la NASA Langley.

La NASA invita a las empresas interesadas en licenciar su tecnología a solicitar una licencia en el Portal de Transferencia de Tecnología de la agencia en  https://technology.nasa.gov/ .

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