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INVICTUS, el avión hipersónico heredero de Skylon

INVICTUS, el avión hipersónico heredero de Skylon

La Agencia Espacial Europea (ESA) financia el desarrollo de un avión espacial hipersónico pionero, que se prevé comenzará a volar en 2031. El trabajo se lleva a cabo a través de un programa de investigación llamado INVICTUS, liderado por la consultora Frazer-Nash. INVICTUS aprovechará la tecnología desarrollada por la empresa inglesa, ahora quebrada, Reaction Engines Ltd., que pretendía construir un enorme avión espacial llamado Skylon.

La pieza clave de la tecnología de INVICTUS es un «preenfriador», que Reaction Engines construyó y probó para su Motor Cohete Sinérgico de Respiración de Aire (SABER). SABER combinaba aspectos de la propulsión a chorro y de cohetes; fue diseñado para extraer oxígeno del aire durante el vuelo en capas inferiores de la atmósfera terrestre, reduciendo la necesidad de transportar más combustible y aumentando la eficiencia.

Las aeronaves que vuelan a velocidades hipersónicas se enfrentan a temperaturas extremadamente altas debido al calentamiento por choque y la fricción del aire. Los motores de avión típicos no pueden operar en estas condiciones, ya que el aire es demasiado caliente para soportarlo. Este preenfriador resuelve este problema, enfriando el aire antes de que llegue al motor, lo que permite que los motores de avión convencionales viajen a velocidades hipersónicas, Señaló Frazer-Nash en un comunicado.

El plan exige que el equipo INVICTUS —un consorcio liderado por Frazer-Nash que incluye a Spirit AeroSystems y la Universidad de Cranfield, entre otros socios— presente el concepto y los elementos del diseño preliminar del sistema de vuelo completo dentro de 12 meses. El «sistema de vuelo completo» será un vehículo reutilizable que despega y aterriza en una pista como un avión. Estará operativo a principios de 2031, si todo marcha según lo previsto, y podría tener diversos usos y aplicaciones.

A finales de 2021, la ESA publicó la primera convocatoria de licitación (ITT) para su iniciativa de banco de pruebas de motores de vuelo, denominada INVICTUS. Según la convocatoria, el objetivo de la iniciativa era desarrollar un vehículo capaz de volar a Mach 5 en la atmósfera terrestre. El vehículo debía ser totalmente reutilizable y con amplias posibilidades de reconfiguración, incluyendo el uso de diferentes sistemas de aviónica, materiales y soluciones de propulsión. Según una actualización de la ESA de junio de 2021, publicada antes de la emisión de la ITT, la agencia tenía como objetivo que el vehículo estuviera en vuelo en un plazo de cuatro años.

La agencia ha asignado un presupuesto máximo de 6 millones de euros para el desarrollo inicial del proyecto, que se dividirá a partes iguales en dos fases. La primera fase abarcará el trabajo hasta la Revisión de Requisitos del Sistema. Si se autoriza la continuación del proyecto, la segunda fase se extenderá hasta la Revisión del Diseño del Sistema.

INVICTUS no es el único programa de avión espacial europeo en desarrollo. El mes pasado, por ejemplo, el gobierno francés y la empresa francesa Dassault Aviation anunciaron planes para un demostrador llamado VORTEX. Otras empresas también están desarrollando aviones espaciales, como Sierra Nevada Corp., Dawn Aerospace y Radian Aerospace.

Los aviones espaciales están experimentando un resurgimiento tras la retirada del transbordador espacial de la NASA, en 2011. El ejército estadounidense opera un avión espacial orbital robótico, el X-37B y China cuenta con un vehículo similar, llamado Shenlong. Virgin Galactic opera un avión espacial suborbital con fines turísticos y de investigación.

Giotto, primera misión interplanetaria de la ESA, hacia el cometa Halley

Giotto, primera misión interplanetaria de la ESA, hacia el cometa Halley

A las 11:23 del 2 de julio de 1985 se lanzó desde el Centro Espacial de Kouru, en la Guayana Francesa, la nave espacial Giotto. Primera misión espacial robótica interplanetaria de la Agencia Espacial Europea, destinada a sobrevolar y estudiar el cometa Halley. Además, esta fue la primera misión al espacio profundo en cambiar de órbita regresando a la Tierra para una maniobra de asistencia gravitatoria. También fue la primera nave espacial en encontrarse con dos cometas, midiendo así el tamaño, la composición y la velocidad de las partículas de polvo, así como la composición de ambos cometas.

La noche del 13 al 14 de marzo de 1986, la sonda Giotto se acercó a 600 km del cometa Halley, obteniendo las primeras imágenes cercanas del núcleo de un cometa. La secuencia de imágenes tomada por la Cámara Multicolor Halley reveló un objeto negro con forma de patata, parcialmente iluminado en su lado más cálido e iluminado por el Sol, con chorros brillantes que expulsaban gas y polvo al espacio. También reveló la primera evidencia de materia orgánica en un cometa.

Giotto realizó el sobrevuelo más cercano a un cometa realizado hasta la fecha por una nave espacial (a unos 200 km del cometa 26P/Grigg-Skjellerup) y estudió la interacción entre el viento solar, el campo magnético interplanetario y el propio cometa. El cometa 1P/Halley fue la elección lógica para una misión de encuentro cometario. Además de su fama, Halley es un cometa joven y muy activo, y con 30 apariciones registradas, su naturaleza y órbita son quizás las mejor comprendidas de cualquier cometa.

Giotto formó parte de una pequeña armada de naves espaciales enviadas para el encuentro con el Halley: dos soviéticas, dos japonesas y una de la NASA. Se llegó a un acuerdo entre las diversas agencias y la información (especialmente de las misiones soviéticas Vega 1 y 2) se transmitió al equipo de Giotto, el último en sobrevolar el cometa, para facilitar el posicionamiento final de la nave.

Giotto tenía un peso aproximado de 960 kg (reducido a 550 kg tras la combustión de su motor sólido y las diversas maniobras de corrección de órbita) y unas dimensiones de aproximadamente 2 m de ancho por 1 m de alto, más la antena superior. Su diseño se basó en los satélites de investigación terrestres GEOS.

El problema más difícil de superar fue cómo garantizar que Giotto sobreviviera lo suficiente como para tomar fotografías del núcleo cuando la nave espacial y el cometa se dirigían uno hacia el otro a una velocidad combinada de 245.000 km/h. A esta velocidad, una partícula de polvo de 0,1 g podría penetrar 8 cm de aluminio sólido. Dado que era imposible equipar a Giotto con un escudo de aluminio de 600 kg, los ingenieros recurrieron a un diseño más sutil, propuesto inicialmente por el astrónomo estadounidense Fred Whipple en 1947.

El escudo antipolvo de la nave espacial constaba de dos láminas protectoras, separadas por 23 cm. En la parte delantera había una lámina de aluminio (1 mm de grosor), que vaporizaría todas las partículas de polvo entrantes, excepto las más grandes. Una lámina de Kevlar de 12 mm de grosor en la parte trasera absorbería cualquier residuo que atravesara la barrera frontal. Juntas podían resistir impactos de partículas de hasta 1 g de masa y viajar 50 veces más rápido que una bala.

Solar Orbiter proporciona las primeras imágenes del polo sur solar

Solar Orbiter proporciona las primeras imágenes del polo sur solar

La sonda espacial Solar Orbiter de la ESA ha hecho historia al obtener las primeras imágenes del polo sur del Sol. Se trata de una primicia mundial que arroja luz sobre los misterios de nuestra estrella. Solar Orbiter, una misión conjunta de la ESA y la NASA, fue lanzada desde Cabo Cañaveral a bordo de un cohete Atlas V 411 de United Launch Alliance el 10 de febrero de 2020.

Actualmente, el Solar Orbiter gira alrededor del Sol una vez cada 168 días a una distancia de entre 42 y 136 millones de kilómetros (26 y 85 millones de millas) y una inclinación respecto a la eclíptica de 17°, que aumentará a 33° a medida que avance la misión.

Para colocarlo en tal ángulo se requiere un cambio enorme en la velocidad de la sonda, mucho mayor que el que cualquier cohete podría alcanzar. Esto significaba que Solar Orbiter ha realizado, y sigue realizando, una serie de sobrevuelos sobre Venus y la Tierra para impulsarse hacia el Sol y salir de la eclíptica hacia una región muy solitaria del espacio exterior.

Eso es mucho más complejo de lo que parece. Cada sobrevuelo debe realizarse con extrema precisión para que Solar Orbiter pase exactamente por el punto correcto del espacio en un momento preciso. Dado que estos sobrevuelos tienen un efecto acumulativo, cualquier error crecerá con el paso de los años. A esto no ayuda el hecho de que, a medida que la nave se acerca al Sol, está sometida a temperaturas de hasta 500 °C y tiene que soportar cortes periódicos de comunicación con el Centro de Control de Misión en Darmstadt, Alemania.

Además de sus cámaras, Solar Orbiter cuenta con un conjunto de instrumentos científicos a bordo, que incluye un Detector de Partículas Energéticas (EPD), un Magnetómetro (MAG), un instrumento de Ondas de Radio y Plasma (RPW), un Analizador de Viento Solar (SWA), un Generador de Imágenes Ultravioleta Extremo (EUI), un coronógrafo solar, un Generador de Imágenes Heliosférico (SoloHI), un Generador de Imágenes Polarimétrico y Heliosísmico (PHI), un Generador de Imágenes Espectrales del Entorno Coronal (SPICE) y un Espectrómetro/Telescopio de Rayos X (STIX).

EDRS C

Hasta ahora, todos nuestros estudios del Sol se han realizado observando su ecuador. Esto se debe a que todos los planetas se encuentran cerca de la eclíptica, el plano definido por la órbita terrestre, y la mayoría de las naves espaciales se mantienen a unos siete grados de ella. Desde esta posición estratégica, solo es posible observar el ecuador.

El Sol no solo hace posible la vida en la Tierra, sino que también es la mayor influencia en nuestro clima y tiempo, y su ciclo de actividad de 11 años, durante el cual el campo magnético solar cambia, puede tener un gran impacto en nuestra vida cotidiana. Una sola erupción solar grave en nuestra dirección podría destruir gran parte de la red eléctrica mundial en poco tiempo o, como mínimo, interrumpir todas las comunicaciones por radio.

Dado que el campo magnético del Sol es especialmente inestable y dinámico cerca de los polos solares, en particular el polo sur, una observación minuciosa puede resultar beneficiosa para nuestra protección aquí en la Tierra.