Industria

Cómo aterrizar un transbordador espacial

Cómo aterrizar un transbordador espacial


[Imagen cortesía de NASA]

La historia

El transbordador espacial, oficialmente llamado elSistema de transporte espacial(STS) es quizás la maravilla de ingeniería más magnífica que jamás haya creado la humanidad. El programa se lanzó poco después de que el presidente Nixon anunciara el plan de la NASA para desarrollar un transbordador espacial reutilizable o un sistema de transporte espacial (STS). El plan impulsó una revisión masiva del programa Apollo para desarrollar una tecnología capaz de resistir el calor intenso y la experiencia de los aviones a medida que vuelven a entrar en la atmósfera de la Tierra y al mismo tiempo preservar la nave para ser utilizada varias veces. El transbordador espacial es la vanguardia líder en tecnología y una maravilla de la ingeniería humana. Se utilizó para ampliar las leyes y restricciones fundamentales que actualmente impiden a la humanidad la exploración del espacio profundo. Su aumento del conocimiento se convertiría en uno de los logros más importantes que jamás haya logrado la humanidad.

Sin embargo, la construcción del transbordador espacial desafió a los ingenieros de todo el mundo. Sobre el papel, parecía inconcebible crear una nave espacial lo suficientemente resistente como para resistir la reentrada y estar en condiciones de trabajo después. A pesar de que los ingenieros de la NASA no tardaron en enfrentarse al desafío, pronto desarrollaron el Columbia, el primer transbordador espacial que iba a transportar 11 astronautas 27.000 kilogramos al espacio encima de un 56 metros de alturacohete. Si bien cada orbitador fue diseñado para ser utilizado para100 vuelos, el cohete Columbia explotó infamemente en1 de febrero de 2003, cuando se rompió durante el reingreso, matando a los siete astronautas a bordo.

Las dificultades en la reentrada

La parte más difícil y peligrosa de los vuelos espaciales es la reentrada. Los ingenieros de naves espaciales tienen el desafío de desarrollar un vehículo capaz de resistir el inmenso calor y la fuerza que sufre el orbitador. El orbitador debe reducir su velocidad inicial de 28 000 kilómetros por hora (9 veces más rápidoque una bala de rifle promedio!) a una mucho más lenta 300 km / h sobre una vertical 4000 kilometros distancia. Durante el reingreso, la aceleración es tan significativa que sufre tanto como 7 veces la fuerza de la gravedad ejerce una tensión increíble sobre el avión. A medida que la aeronave continúa cayendo a través de la atmósfera de la Tierra, una gran cantidad de resistencia hace que las partes externas del orbitador se calienten hasta1.648 ° C.

Evitar que la aeronave se vea envuelta en llamas requiere varias formas de baldosas que se colocan dependiendo de los requisitos térmicos de la zona. Las baldosas de aislamiento reutilizables de alta temperatura cubrieron la parte inferior con baldosas de baja temperatura en el resto de la embarcación. Los bordes de ataque del vehículo están reforzados con un revestimiento de carbono-carbono para evitar que la nave se desintegre. La principal diferencia entre el recubrimiento es la capa exterior de la piel. Las regiones más oscuras tienen una alta tasa de transferencia de calor, mientras que las superficies blancas se destacan por reflejar el calor.

[Imagen cortesía de NASA]

A pesar de tener una nave que puede soportar el calor extremo, también se requirió que la aeronave se deslizara de manera segura hacia la Tierra sin energía externa. Por supuesto, fabricar un vehículo así no fue una tarea fácil. Sin embargo, las alas delta dobles proporcionan la sustentación suficiente para permitir que la nave se deslice, aunque a menudo se la conoce comoladrillo volador.

Parecería intuitivo usar una superficie lisa para crear una cantidad mínima de resistencia, sin embargo, los ingenieros de la NASA recurrieron a un material con pequeños huecos que aumentaron el flujo turbulento para crear una barrera de aire secundaria para resistir el calor. Sin embargo, la resistencia impacta significativamente en la aerodinámica del transbordador, haciendo que descienda prácticamente a la misma velocidad que un humano a la velocidad terminal, aproximadamente 200km / h a una altitud de unos 3 km. En comparación, sería una equivalencia de un piloto de línea aérea que inicia un descenso que solo toma 2 minutosgolpear el suelo.

La inmensa velocidad de descenso es sorprendentemente beneficiosa para volver a entrar en la atmósfera. Las grandes alas inclinadas hacia atrás exhiben una gran cantidad de sustentación que haría que el transbordador saltara de la atmósfera si aumentara en densidad, similar a saltar una piedra de un estanque. Para contrarrestar la fuerza, una secuencia de guía por computadora inicia un cabeceo de 60 grados para hacer que el transbordador caiga en picado a la atmósfera.

La nave se ralentiza continuamente, sin embargo, la elevación de las alas hace que la aeronave mantenga una gran velocidad, demasiado rápido si el transbordador aterrizara con una aproximación directa. La fuerza de elevación debe contrarrestarse para lograr un nivel seguro de velocidad, por lo tanto, la lanzadera se inclina hacia un lado, lo que hace que la dirección de elevación sea perpendicular al suelo. Por supuesto, el transbordador espacial se desvía de su curso requiriendo que se gire 180 grados para dirigir la fuerza en la dirección opuesta. La aeronave realiza continuamente la maniobra hasta que se endereza a 20 km de la pista, lo que permite al comandante realizar la aproximación final.

El comandante alinea el módulo y suelta los engranajes en el último momento posible. Sin ningún empuje, solo hay un intento de aterrizaje. Abrir los engranajes demasiado pronto crea una cantidad significativa de resistencia que haría que el transbordador se detuviera y cayera en picado hacia la Tierra. Demasiada velocidad y los engranajes colapsarán, causando igualmente una falla catastrófica.

Bret Copeland explica además las complicaciones de aterrizar el transbordador espacial.

El transbordador espacial es la baliza que condujo al mayor logro de la humanidad, la instalación de una estación espacial permanente que continuaría ocupada durante casiveinte años. El proyecto ha conducido a avances significativos en el conocimiento y las tecnologías, quizás construyendo las bases que impulsarán la próxima misión a otros mundos. Sin embargo, todo radica en las tecnologías y el genio que se emplearon en la ingeniería de una nave espacial que no solo podría llevar astronautas al espacio, sino también de regreso a casa de manera segura en el mismo transbordador que se iba a utilizar muchas, muchas veces.

Aunque muchos han perdido la vida al aventurarse más allá de los límites de la Tierra, el programa del transbordador espacial ha lanzado con éxito más de 130 cohetes y más 350 personas al espacio a bordo del avión más avanzado, pero peor, del mundo: el ladrillo volador. Es a través de su atrevida valentía que continuará impulsando la vanguardia del espacio para descubrir los secretos del universo.

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Escrito por Maverick Baker

Ver el vídeo: How to Land the Space Shuttle.. from Space (Octubre 2020).