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¿Para qué sirve IXV, el vehículo experimental de la ESA para la reentrada en la Tierra?

¿Para qué sirve IXV, el vehículo experimental de la ESA para la reentrada en la Tierra?
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La Agencia Espacial Europea (ESA) ha lanzado IXV, el vehículo experimental intermedio diseñado para probar nuevas tecnologías de reentrada en la atmósfera de la Tierra. Como comentaba mi compañera María, el lanzamiento y el resto de la misión pudo seguirse a través de la web de la ESA, después de un breve retraso en el lanzamiento por un problema en la plataforma del lanzador Vega. Para la agencia, IXV es una importante misión porque apenas hay experiencia en Europa en este tipo de vehículos reutilizables, y se quieren utilizar los datos obtenidos por la nave para desarrollar en el futuro nuevas tecnologías y sistemas que permitan el regreso a Tierra, sanos y salvos, de satélites y vehículos enviados a la baja órbita terrestre (LEO, hasta a 2.000 km. de altura).

IXV representa una notable innovación en el sector aeroespacial porque es su fuselaje está diseñado para sustentarse aerodinámicamente sin necesidad de alas, de manera más similar a como la hacen cápsulas como la Apolo o la Soyuz rusa. De este modo, su diseño es más sencillo y limita los elementos necesarios para el vuelo, pero al mismo tiempo, representa una complejidad especial. Si no tiene alas, ¿cómo puede IXV desplazarse y controlar su actitud y su trayectoria? Lo hace utilizando dos flaps (esa especie de aletas que se ven en las alas de los aviones, por ejemplo) en su parte inferior y cuatro propulsores similares a los que usa el cohete Ariane 5, con una capacidad de impulso de 400 Newtons cada uno. Pero antes de lanzarnos a hablar del IXV, deberíamos explicar por qué es necesario experimentar con la reentrada.

Un regreso muy caliente

En cualquier misión espacial, una de las partes más críticas es la reentrada en la atmósfera. Las naves soportan en ese momento una brutal fricción contra el aire y unas temperaturas que pueden alcanzar los 1.700º Celsius, capaces de desintegrarlas si no están preparadas para resistirlas. De hecho, muchos satélites en órbita terrestre terminan así sus vidas, cayendo de regreso a la Tierra y desintegrándose durante la reentrada (de esta manera acabó Rusia con la estación espacial Mir, y así también se destruirá el telescopio Hubble cuando llegue al final de su vida útil). Si se quiere reutilizar el vehículo, o si ese vehículo es tripulado, se hace necesario desarrollar tecnologías que permitan su retorno seguro. Los riesgos de la reentrada quedaron claros también en el accidente del transbordador Columbia, en 2003, cuando un desperfecto en la protección térmica del shuttle comprometió la estructura de la nave y acabó provocando su destrucción durante la reentrada.

La reentrada en la atmósfera es la fase más crítica de una misión espacial. Cualquier fallo en ella acarrea la destrucción de la nave

Una misión como IXV busca, por ejemplo, probar nuevos recubrimientos cerámicos que protejan de esas elevadas temperaturas, y también se busca utilizar menos paneles de protección térmica para presentar una superficie más uniforme ante las fuerzas que actúan sobre la nave durante la reentrada. Es el mismo objetivo que persigue su diseño sin alas. Por otro lado, en una reentrada segura también es fundamental la trayectoria que el vehículo siga cuando se "zambulle" en la atmósfera. Tiene que hacerlo en un ángulo de 45º; si se pasa o se queda corto, puede destruirse directamente al entrar en contacto con las capas atmosféricas superiores o, por el contrario, rebotar contra ellas y salir despedido de vuelta al espacio.

El desarrollo de tecnologías que permitan una reentrada segura es importante no sólo para las misiones tripuladas, sino también para proyectos como el regreso de muestras desde Marte, que formará parte de la próxima ExoMars, por ejemplo, o para la reutilización de etapas descartadas de cohetes que, de otro modo, quedan inutilizadas al caer al mar desde la órbita. Las altas temperaturas generadas durante la reentrada, además, provocan un "apagón" en las comunicaciones de la nave con el control de misión entre, aproximadamente, los 70 y los 40 km. de altura. Ese blackout dura unos doce minutos y, durante ese periodo de tiempo, el vehículo se queda solo. IXV, por ejemplo, no tuvo señal de GPS ni conexión de radio con el control de misión en Turín (Italia), y navegó utilizando un control inercia.

Qué es IXV

La ESA empezó a desarrollar IXV en 2006, buscando ampliar los datos obtenidos con el vehículo experimental de reentrada ARD, en los 90, y con el objetivo de disponer de un vehículo que no sólo probara las tecnologías de regreso a la Tierra, sino también su capacidad para volar y maniobrar de forma autónoma y que ofreciera más datos sobre los flujos térmicos y aerodinámicos que las naves experimentan durante la reentrada, que son difíciles de simular en túneles de viento y modelos informáticos con el nivel de precisión con el que se pueden estudiar con un experimento como IXV. Este vehículo tiene cinco metros de largo y dos toneladas de peso, y José Longo, responsable del Departamento de Análisis Aerotermodinámico y Propulsión de la ESA, lo describió como un "modelo deportivo de vehículo alado" durante el evento organizado por el Centro Europeo de Astronomía Espacial para el lanzamiento de IXV.

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La aeronave, como decimos, combina la sustentación aerodinámica y los elementos propulsivos para su vuelo y su control de actitud, y esta novedad de diseño puede aplicarse a misiones posteriores. Su reentrada se produjo a una velocidad de 7,5 km/s y, en 20 minutos, dicha velocidad se redujo a 0,5 km/s. Todavía por encima de la velocidad del sonido, a Mach 1.5, los paracaídas de IXV se abrieron a unos 26 km. de altura para frenarlo aún más y garantizar un amerizaje seguro en el Pacífico. El objetivo era proteger la integridad el vehículo para poder reutilizarlo. También se probó el sistema GNC (guiado, navegación y control), un sistema que Diego Rodríguez, director del segmento espacio de la empresa SENER, afirmaba que "se considera tecnología estratégica, es el control de las naves". Permite el regreso autónomo de vehículos en baja órbita terrestre, tanto tripulados como robóticos, que es hacia donde se orienta el experimento realizado con IXV. La autonomía en la navegación y control de la nave es un aspecto muy importante para misiones hacia el Sistema Solar exterior y también para los proyectos de exploración tripulada de asteroides y, en el futuro, de Marte.

Las aplicaciones de IXV

Siendo una misión de demostración de tecnología, lo que se busca con IXV es precisamente eso, probar que las tecnologías utilizadas en su desarrollo y en la realización de su misión funcionan. Entre ellas se encuentran el sistema de guiado y navegación totalmente autónomo, las nuevas protecciones térmicas cerámicas y el diseño de sustentación aerodinámica sin alas. Asimismo, los datos térmicos y aerodinámicos obtenidos durante la reentrada se utilizarán en el diseño y desarrollo de nuevos vehículos reutilizables, que es un sector en el que la ESA tiene menos experiencia que la NASA y la agencia rusa Roskosmos, por ejemplo. Los europeos construyeron y lanzaron a la ISS los cargueros automáticos ATV, pero éstos se desintegraban en la atmósfera cuando terminaban su misión en la estación espacial internacional, y lo que se pretende es poder desarrollar vehículos que, cuando regresen del complejo orbital, puedan hacerlo de manera segura y ser reutilizados después. Igualmente, con estas nuevas tecnologías de reentrada pueden traerse de vuelta satélites que ya no estén operativos, evitando su destrucción en la atmósfera y, por tanto, limitando la generación de más basura espacial.

Los científicos e ingenieros detrás de IXV quieren continuar la misión con otra que tendría un tamaño similar al de este vehículo, y que probaría tecnologías más orientadas a misiones robóticas de exploración del Sistema Solar, como ese largamente acariciado proyecto de retorno de muestras desde Marte. Sin embargo, cualquier continuación de lo logrado por IXV depende de la aprobación de los países miembros de la ESA, y no hay por ahora planes para que se dé luz verde a otra misión de este tipo. Sin embargo, en teoría, lo logrado por IXV debería situar a la agencia europea en el camino para tener sus propias naves reutilizables. Tal vez, de ese modo, se pueda recuperar algo parecido a Hermes, aquel intento de la ESA de poseer su propio transbordador espacial que se canceló todavía en la fase de diseño.

Fotos | ESA

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