Por qué el reingreso de Artemis II puede ser el mayor desafío de la misión lunar hasta ahora

Las preocupaciones sobre el escudo térmico resurgen a medida que la misión lunar Artemis II se acerca a su reentrada

Por Claire Cameron editado por Lee Billings

La misión lunar Artemis II de la NASA está llegando a su fin. El viernes aproximadamente a las 8:07 p. m. EDT, su cápsula Orion, llamada Integrity, aterrizará en el Océano Pacífico frente a la costa de San Diego, California, y traerá de regreso a la Tierra a los astronautas Reid Wiseman, Christina Koch, Victor Glover y Jeremy Hansen. Pero antes de eso, Integrity debe soportar un peligroso viaje a través de nuestra atmósfera: el reingreso.

El reingreso es difícil. Cuando un objeto cae desde el espacio a la atmósfera de nuestro planeta a velocidad hipersónica, se calienta y queda envuelto en una bola de fuego. Esto se debe principalmente al aire comprimido frente al objeto y a la resistencia atmosférica. Es estresante: si el objeto que cae es pequeño o relativamente frágil, sin protección contra el calor normalmente se rompe y se quema. Sin embargo, en el caso de vehículos tripulados como Orion, los ingenieros trazan cuidadosamente una trayectoria de reentrada e incorporan protección, como un escudo térmico, para minimizar el riesgo de daño tanto a la nave espacial como a los astronautas que se encuentran en su interior.

Se proyecta que Integrity reingresará a la atmósfera de la Tierra el viernes aproximadamente a las 7:45 p.m. viajando a casi 24,000 millas por hora. Sin una capa protectora, cualquier cosa dentro de la cabina de la tripulación podría quedar expuesta a temperaturas de hasta 5.000 grados Celsius, el doble de la temperatura del magma y lo suficientemente caliente como para vaporizar el acero.

Sobre el apoyo al periodismo científico

Si está disfrutando de este artículo, considere apoyar nuestro periodismo galardonado suscribiéndose. Al comprar una suscripción, ayudas a garantizar el futuro de historias impactantes sobre los descubrimientos y las ideas que dan forma a nuestro mundo actual.

Como todas las cápsulas de Orion, Integrity tiene un escudo térmico hecho de AVCOAT, una mezcla de sílice, epoxi y resinas que la NASA también utilizó para las misiones originales Apolo a la luna. AVCOAT protege una nave espacial carbonizándola, derritiéndola y eliminando, arrastrando consigo el exceso de calor. El AVCOAT de Orion ha sido ligeramente reformulado y el diseño de su escudo térmico no es el mismo que el de las misiones Apolo: mientras que en el pasado, los escudos térmicos del Apolo tenían una estructura en forma de panal formada por 36.000 pequeñas células de AVCOAT, el escudo térmico de Orion está formado por menos de 200 grandes placas del material.

Antes de Artemis II, una cápsula Orion no tripulada voló en 2022 como parte de la misión Artemis I, permitiendo probar su escudo térmico sin poner en riesgo el bienestar de nadie. Durante el reingreso, ese escudo térmico se agrietó y arrojó más material de lo que esperaban los ingenieros de la NASA. La agencia espacial realizó una investigación urgente sobre la anomalía y publicó un informe que detalla sus hallazgos en 2024. En última instancia, citando el gasto y el tiempo que habría llevado cualquier reemplazo, la NASA decidió no cambiar el diseño del escudo térmico de la cápsula Orion de Artemis II. En cambio, los planificadores de la misión ajustaron la trayectoria de reentrada de la cápsula para que su escudo térmico quede expuesto a temperaturas más altas durante un tiempo más corto.

El escudo térmico de Orion ha sido probado exhaustivamente en tierra y los funcionarios de la NASA han dicho que sus modelos muestran que el nuevo perfil de reentrada minimiza efectivamente el riesgo de reentrada para la tripulación de Artemis II.

“Confío en el enfoque y la solución de la NASA”, dice Jud Ready, experto en materiales y director ejecutivo del Instituto de Investigación Espacial del Instituto de Tecnología de Georgia. “Fue un estudio riguroso que utilizó experimentación terrestre a presiones, temperaturas y, fundamentalmente, tasas de aumento de temperatura representativas”.

Pero la decisión de dejar el escudo térmico como estaba para Artemis I ha sido criticada por otros expertos en escudos térmicos e incluso por ex astronautas. “Este enfoque no mitiga los defectos en el diseño y fabricación del escudo térmico original”, dice Ed Pope, un experto en escudos térmicos que ha criticado la decisión de la NASA. Señala que la NASA está utilizando un diseño de escudo térmico diferente y otra formulación más de AVCOAT para la cápsula Orion en Artemis III. “Ese cambio es un reconocimiento de que, en mi opinión, existe un riesgo conocido para el método actual de diseño y fabricación”, afirma.

Después de que Integrity pierda la mayor parte de su velocidad durante la reentrada y se encuentre más profundamente en la atmósfera de la Tierra, utilizará sus propulsores y, eventualmente, sus paracaídas para reducir la velocidad, alcanzando unas majestuosas 17 millas por hora. Todo el proceso debería tomar unos 13 minutos, según el director del vuelo de entrada de Artemis II, Rick Henfling. Habrá un período de varios minutos en el que la nave espacial perderá comunicación con el Control de la Misión a medida que atraviesa la atmósfera superior de la Tierra, dice Jordan Bimm, historiador espacial de la Universidad de Chicago.

“Para mí, esta será la parte más estresante de toda la misión”, dice Bimm.

Suponiendo un reingreso nominal y un aterrizaje en el objetivo, los barcos estadounidenses que esperan cerca recuperarán a los astronautas y cerrarán oficialmente la misión.

Es hora de defender la ciencia

Si te ha gustado este artículo, me gustaría pedirte tu apoyo. Científico americano ha servido como defensor de la ciencia y la industria durante 180 años, y ahora mismo puede ser el momento más crítico en esos dos siglos de historia.

he sido un Científico americano suscriptor desde que tenía 12 años y me ayudó a moldear mi forma de ver el mundo. Ciencia-Am Siempre me educa y me deleita, e inspira una sensación de asombro por nuestro vasto y hermoso universo. Espero que también lo haga por ti.

Si te suscribes a Científico americanousted ayuda a garantizar que nuestra cobertura se centre en investigaciones y descubrimientos significativos; que tenemos los recursos para informar sobre las decisiones que amenazan a los laboratorios en todo Estados Unidos; y que apoyemos a los científicos tanto en ciernes como en activo en un momento en el que con demasiada frecuencia el valor de la ciencia misma pasa desapercibido.

A cambio, obtiene noticias esenciales, podcasts cautivadores, infografías brillantes, boletines informativos imperdibles, vídeos imprescindibles, juegos desafiantes y los mejores escritos e informes del mundo científico. Incluso puedes regalarle a alguien una suscripción.

Nunca ha habido un momento más importante para que nos levantemos y demostremos por qué la ciencia es importante. Espero que nos apoyes en esa misión.