Los ocho minutos de terror: se aproxima la fase más tensa del Artemis II
A lo largo de diez días, la tripulación de Artemis II le ofreció a la humanidad una nueva perspectiva de la Tierra y la Luna, sentando las bases para futuras misiones y llenando un vacío de más de cinco décadas. Después de romper varios récords, la misión se acerca a su final, una espectacular reentrada atmosférica a más de treinta veces la velocidad del sonido. Un pequeño desvío en la trayectoria sería catastrófico, convirtiéndola en la fase más delicada y peligrosa de todo el vuelo.
La física de la reentrada atmosférica
La nave Orion, para alcanzar la Luna, requirió alcanzar una velocidad ligeramente inferior a la conocida como velocidad de escape. La trayectoria estaba detalladamente diseñada para alcanzar al satélite al cabo de tres días de vuelo y alcanzar una distancia máxima del planeta de 406 774 kilómetros. Durante el sobrevuelo, la propia gravedad lunar reajustó la trayectoria y ofreció un impulso adicional para regresar hacia la Tierra por medio del efecto de asistencia gravitacional.
Horas después de completar el sobrevuelo y abandonar la esfera de influencia lunar, Orion iba en caída libre de regreso a la Tierra. A cada momento, la nave se acerca más al planeta, reduciendo la distancia y aumentando la aceleración por acción de la gravedad. En la fase de reentrada atmosférica alcanzará una rapidez de hasta 38 405 kilómetros por hora o 10 668 metros por segundo.
Un objeto viajando en la atmósfera se somete a una fuerza de arrastre. Esto es producto de colisiones con las moléculas que componen el aire. Esos golpes generan calor y aumentan la temperatura de la superficie de, por ejemplo, un avión. Pero cuando se trata de velocidades superiores a la del sonido, más de treinta veces en este caso, se genera un efecto mucho más drástico. El frente de onda hipersónico produce una compresión extrema del aire por delante de la cápsula, generando presiones altas que rompen moléculas y extirpan electrones de los átomos. Este material ionizado y disociado se calienta por la alta presión, pasando a un estado de plasma de hasta 3000 °C.
Este proceso puede parecer contraproducente y peligroso, pero en realidad es una gran ventaja. Una perspectiva para estudiar la reentrada atmosférica es como un problema de balance de energía, cuyo valor total debe ser constante. La nave tiene mucha energía cinética y que se quiere convertir en otro tipo de energía para finalmente reducir la velocidad. Una forma efectiva es transformarla en calor. Por este motivo, el calentamiento del aire es de por sí una forma de frenado para la cápsula.
Escudo térmico
Mientras la atmósfera ayuda al frenado, el escudo térmico tiene la tarea de aislar al resto de la cápsula del aire caliente que pueda entrar en contacto. En específico, el adjetivo ablativo se refiere a su capacidad de perder material carbonizado, revelando capas internas frescas que continúan protegiendo la cápsula.
Para la misión Artemis I se usó una trayectoria de doble reentrada. Orion entraba en la atmósfera y escapaba al cabo de pocos minutos, dando tiempo para reducir la temperatura del escudo térmico. Luego regresaba hasta alcanzar una velocidad por debajo de la del sonido, momento en el cual se pueden desplegar los paracaídas para la parte final del descenso. Sin embargo, las inspecciones después del vuelo levantaron preocupaciones.
A lo largo de dos años se realizaron investigaciones internas y externas. El escudo térmico presentaba un deterioro mucho mayor al esperado y presentaba dudas sobre la seguridad de Artemis II con personas a bordo. En el análisis se determinó que la causa del desgaste era gas atrapado en el escudo, provocando grietas por el aumento de la presión interna.
La decisión de la NASA de no realizar cambios en el escudo térmico de Artemis II generó bastante preocupación. Sin embargo, las investigaciones concluyeron que no supone un riesgo para la misión y el diseño actual cumple con los requisitos necesarios. En esta misión se cambió el perfil de reentrada, eliminando la fase de escape y siguiendo un vuelo más directo.
Ocho minutos de terror
Cuarenta y dos minutos antes del amerizaje, se planea desacoplar la cápsula Orion del módulo de servicio europeo, el cual será desintegrado durante la reentrada atmosférica. Veinte minutos después, la tripulación alcanzará los 120 kilómetros de altura, tendrá contacto con las delgadas capas superiores de la atmósfera y aumentará lentamente la temperatura. Dos minutos después, y durante seis minutos, el plasma se extenderá hasta rodear la cápsula y crear una estela que bloqueará las señales, creando una pérdida de comunicaciones. En el pico de mayor desaceleración, los astronautas experimentarán hasta 3.9 g.
La reentrada es un punto crítico de la misión. En caso de entrar con un ángulo muy alto a la atmósfera, existe la posibilidad de un sobrecalentamiento que supere los límites del escudo térmico o, por el contrario, sea muy bajo y no frenen la suficiente y regresen al espacio. La cápsula debe ingresar con el ángulo correcto, para encontrar una relación ideal entre desaceleración y calentamiento.
Cuando Orion haya disminuido su velocidad lo suficiente y entre en las capas más densas de la atmósfera, se recuperarán las comunicaciones y entrarán en fase de vuelo subsónico. Los primeros paracaídas de arrastre se desplegarán, sirviendo como ayuda para los paracaídas piloto, que a su vez asisten a los principales.
Finalmente, a una altura de dos kilómetros, tres paracaídas de siete metros de diámetro se abrirán para frenar desde 570 hasta 27 kilómetros por hora. Alrededor de las 2:07 del martes de España, viernes a las 18:07 en México, 19:07 en Colombia, 20:07 en Chile y 21:07 en Argentina, Orion caerá suavemente en el océano Pacífico, cerca de las costas de San Diego.
El equipo de recuperación y rescate se acercará a la nave y en menos de dos horas extraerá a los astronautas en el siguiente orden: Christina Koch, Victor Glover, Jeremy Hansen y Reid Wiseman. Luego serán llevados en helicóptero al USS John P. Murtha. Una vez a bordo, pasarán por una revisión médica.
Diez días, una hora y cuarenta y un minutos después del lanzamiento, Artemis II llegará a su final. La culminación de una misión que, más allá de sus objetivos principales, le mostró una cara nueva de la Tierra y la Luna a la humanidad. El fin de Artemis II es solo el comienzo del programa. El próximo año, el SLS volverá a despegar con personas para realizar pruebas en órbita terrestre de los alunizadores. En 2028, la NASA repetirá su gran hazaña de 1969, llevando al siguiente hombre y a la primera mujer a caminar por la Luna, pero esta vez para quedarse.
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