Aerofreada

A aerofreada é a manobra que fai unha nave espacial para diminuír o seu apoapse por medio do paso polas capas altas da atmosfera no seu periapse. O arrastre resultante frea a nave. A aerofreada úsase cando unha nave necesita acadar unha órbita baixa trala chegada a un astro con atmosfera, e usa menos propelente que a utilización directa de foguetes para acadar a mesma órbita.

Impresión artística da aerofreada da Mars Reconnaissance Orbiter

MétodoEditar

Cando unha nave interplanetaria chega ó seu destino debe cambiar a súa velocidade para permanecer na veciñanza do corpo. Cando o que se necesita é unha órbita baixa e circular arredor du corpo cunha certa gravidade, os cambios de velocidade poden acadar varios quilómetros por segundo. Usando propulsión directa, a ecuación do foguete mostra que unha gran parte da masa da nave debe ser propelente. Isto significa que a carga útil (como os instrumentos científicos) queda limitada e que é necesario un lanzador potente para enviar a nave ó seu destino. Se o corpo de destino ten atmosfera pódese usar a aerofreada para diminuír as necesidades de propelente. O uso dunha cantidade relativamente pequena de propelente permite poñer á nave nunha órbita elíptica moi alongada, usándose a aerofreada para circularizala. Se a atmosfera é suficientemente densa, un só paso a través dela pode bastar para frear a nave tanto como sexa necesario. Non obstante o habitual é que se necesiten varios pasos a través dunha parte máis fina da atmosfera (como as capas superiores) para reducir o quentamento da nave por fricción e porque os efectos de posibles turbulencias, da composición atmosférica e da temperatura fan máis difícil de predicir a diminución de velocidade que resultaría dun só paso. Cando a aerofreada se fai desta maneira, hai tempo suficiente entre pasos para medir o cambio na velocidade e facer as correccións necesarias para o seguinte paso. Esta maneira de aerofreada pode ter unha duración de meses e necesitar centos de pasos pola atmosfera.

A enerxía cinética disipada pola aerofreada convértese en calor, o que implica que as naves que usan esta técnica teñen que ser capaces de disipalo. A nave tamén debe ter a área e resistencia estrutural suficientes para aguanta-lo arrastre do paso pola atmosfera. As simulacións feitas coa aerofreada da Mars Reconnaissance Orbiter usan unha forza límite de 0,35 N/m² cunha sección para a nave duns 37 m² e unha temperatura máxima estimada de 170 °C.[1] A densidade forza exercida sobre a Mars Global Surveyor durante a súa aerofreada, duns 0,2 N/m²[2], equivale á forza exercida por un vento duns 60 km/h sobre unha man humana a nivel do mar na Terra.[3]

Misións espaciaisEditar

Aínda que a teoría da aerofreada está ben desenvolvida, o uso real é difícil debido a que se necesita un coñecemento moi detallado da atmosfera do planeta para poder manobrar correctamente. Na práctica a deceleración monitorízase durante cada manobra e os plans modifícanse en consecuencia. Dado que ata o de agora ningunha nave pode aerofrear autonomamente, necesítase atención humana en todo momento.

A aerofreada foi demostrada por primeira vez no espazo profundo o 19 de marzo de 1991 pola nave xaponesa Hiten.[4] Hiten sobrevoou o océano Pacífico a unha altitude de 125,5 km a unha velocidade de 11 km/s. O resistencia atmosférica decelerou a nave en 1,712 m/s e baixou o seu apoxeo en 8665 km.[5] A manobra de aerofreada repetiuse o 30 de marzo.

En maio de 1993 a nave Magallanes, en órbita de Venus, utilizou a aerofreada durante a misión estendida para circularizar a órbita e aumentar a precisión das medicións do campo gravitatorio.[6]

En 1997 a Mars Global Surveyor foi a primeira nave en usar a aerofreada como técnica principal e planificada para o axuste da súa órbita. A MGS usou os datos recollidos pola sonda Magallanes para planificar a súa aerofreada. A nave usou os paneis solares como ás para controla-lo paso a través das tenues capas altas da atmosfera marciana e baixa-la súa apoapse no transcurso de varios meses. Porén, problemas estruturais impediron danaron un dos paneis solares pouco despois da engalaxe, cambiándose os plans para aerofrear a unha maior altitude e tardando máis en acadar a órbita de traballo. As naves Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter usaron tamén aerofreada, sen incidentes.

NotasEditar

  1. Jill L. Hanna Prince and Scott A. Striepe. NASA Langley Research Center, ed. "NASA LANGLEY TRAJECTORY SIMULATION AND ANALYSIS CAPABILITIES FOR MARS RECONNAISSANCE ORBITER" (PDF) (en inglés). Arquivado dende o orixinal (PDF) o 20 de marzo de 2009. Consultado o 31 de agosto de 2011. 
  2. "Surveyor Slow Slide Down The Gravity Well". www.spacedaily.com. Consultado o 2019-02-01. 
  3. "Spaceflight Now Destination Mars Spacecraft enters orbit around Mars". spaceflightnow.com. Consultado o 2019-02-01. 
  4. "Deep Space Chronicle: A Chronology of Deep Space and Planetary Probes 1958-2000" Arquivado 25 de setembro de 2008 en Wayback Machine. por Asif A. Siddiqi, Monografías da NASA sobre historia aeroespacial, n° 24.
  5. "Muses A (Hiten)". space.skyrocket.de. Consultado o 2019-02-01. 
  6. "Magellan Begins Windmill Experiment". www2.jpl.nasa.gov. Consultado o 2019-02-01.