En un giro irónico de la resolución de problemas cósmicos, los investigadores chinos han transformado un persistente dolor de cabeza de la NASA en un avance revolucionario en materia de propulsión que podría redefinir la guerra moderna y los viajes espaciales.
Los dos astronautas de la NASA han estado varados en la Estación Espacial Internacional desde junio del año pasado después de que múltiples fugas de helio incapacitaran los sistemas de propulsión de su nave espacial: la problemática cápsula Starliner de Boeing .
Como resultado, el helio, el gas ultraligero utilizado para presurizar el combustible líquido para cohetes, se ha convertido en un emblema de la fragilidad de la ingeniería.
Ahora, los científicos chinos informan que han aprovechado esa misma falla para lograr lo que los planificadores del Pentágono han buscado durante mucho tiempo: un cohete de combustible sólido capaz de triplicar su empuje a demanda mientras enfría su escape a temperaturas cercanas a la ambiente, volviéndolo casi invisible a los sensores infrarrojos.
En un estudio publicado en Acta Aeronautica et Astronautica Sinica este mes, el equipo dirigido por el investigador aeroespacial Yang Zenan, de la Universidad de Ingeniería de Harbin, detalló cómo la inyección de helio en motores de cohetes sólidos tradicionales a través de poros a escala micrométrica desencadena un aumento de empuje.
El helio no arde, pero las proporciones óptimas de helio y gas de combustión (1:4) aumentaron el impulso específico en un 5,77 por ciento, lo que permitió que los niveles de empuje se elevaran un 300 por ciento mediante una inyección ajustable, escribieron Yang y sus colegas.
El gas helio frío también ayuda a llevar el sigilo térmico a un nivel completamente nuevo. Las columnas de humo enfriadas a 1.327 grados Celsius (2.420 Fahrenheit) pueden evadir técnicamente la detección por parte de casi cualquier satélite de alerta de misiles infrarrojos, según sugiere una simulación por computadora.
Y el vuelo se mantendría sin problemas. La naturaleza inerte del helio evita la inestabilidad de la combustión, a diferencia de alternativas volátiles como el hidrógeno.
La tecnología también podría emplearse en cohetes de combustible sólido de respuesta rápida para lanzar satélites a un coste menor, una capacidad que los militares necesitan con urgencia, según los investigadores.
La física detrás de esta idea es que a 4 g/mol, el gas ultraligero de helio se expande y acelera la velocidad de escape cuando se microinyecta (los poros de 2 mm son óptimos) a una tasa mucho mayor que los subproductos de la combustión convencional: 29 g/mol.
El helio a temperatura ambiente, al absorber el exceso de calor de los gases de combustión, no solo reduce las firmas infrarrojas sino que también ayuda a proteger los materiales de la boquilla, según el equipo de Yang.
Su trabajo ha descubierto que los ajustes del flujo de helio en tiempo real permiten que un solo motor aumente el empuje del 100 por ciento al 313 por ciento, un cambio potencial en la maniobrabilidad de los misiles de alta velocidad.
Los investigadores vincularon la tecnología a la “solución de desafíos de sigilo infrarrojo de alta velocidad y largo alcance”, un guiño directo a las defensas de misiles hipersónicos de Estados Unidos.
Las columnas enfriadas podrían evadir los satélites buscadores de calor de SpaceX Starshield y los interceptores SM-3 Block IIA, mientras que la modulación de empuje permite trayectorias terminales erráticas.
La NASA dijo a principios de este mes que SpaceX traería a Butch Wilmore y Suni Williams, los dos astronautas varados, a casa a mediados de marzo.
“Los vuelos espaciales humanos están llenos de desafíos inesperados”, dijo el gerente del programa de tripulación comercial de la NASA, Steve Stich, en un comunicado.
