El 7 de diciembre En 1995, una sonda de la NASA entró en la atmósfera de Júpiter e inmediatamente comenzó a arder. Había sido eclosionado seis meses antes por la misión en órbita Galileo, y ahora, 80 millones de millas después, estaba listo para tomar muestras de las gruesas capas de hidrógeno y helio que rodean el planeta más grande del sistema solar.
La nave espacial, llamada Sonda Atmosférica de Júpiter, había sido cuidadosamente diseñada para soportar las elevadas temperaturas que encontraría al entrar en contacto con el aire joviano. Tenía un enorme escudo térmico a base de carbono, que comprendía aproximadamente el 50 por ciento del peso total de la sonda, que había sido diseñado para disipar el calor al desgastarse a medida que la sonda descendía. Este proceso controlado, llamado ablación, se había modelado cuidadosamente en la Tierra; la NASA incluso había construido un laboratorio de pruebas especial llamado Giant Planet Facility en un intento de recrear las condiciones y probar el diseño.
Cuando la sonda descendió a través de las nubes a más de 100.000 mph, la fricción calentó el aire a su alrededor a más de 28.000 grados Fahrenheit, dividiendo los átomos en partículas cargadas y creando una sopa eléctrica conocida como plasma. El plasma explica fenómenos naturales como los rayos o las auroras; el sol es una bola ardiente gigante. A menudo se lo conoce como el cuarto estado de la materia, pero en realidad es el primero: en los momentos posteriores al Big Bang, todo lo que había era plasma.
El plasma atravesó el escudo térmico de la sonda de Júpiter mucho más rápido de lo que nadie en la NASA había predicho. Cuando los ingenieros de la agencia analizaron los datos de los sensores incrustados en el escudo térmico, se dieron cuenta de que sus cuidadosos modelos se habían equivocado. El escudo se desintegró mucho más de lo esperado en algunas áreas y mucho menos en otras. La sonda apenas sobrevivió, y la única razón por la que lo hizo fue que habían creado un margen de error en el diseño haciéndola más gruesa. “Esto quedó como una pregunta abierta”, dice Eva Kostadinova, experta en plasma de la Universidad de Auburn. "Pero si quieres diseñar nuevas misiones, tienes que ser capaz de modelar lo que está sucediendo".
Después de la misión Galileo, los científicos utilizaron los datos de la sonda para ajustar sus modelos de ablación, pero aún enfrentaban un gran problema: es muy difícil recrear con precisión las condiciones de una entrada de alta velocidad a una atmósfera densa, por lo que es Es difícil probar la precisión de esos modelos. Eso también plantea una barrera para los nuevos materiales de protección térmica que podrían ser más livianos o mejores que los de carbono que se utilizan en este momento. Si no puede probarlos, es muy difícil estar seguro de que funcionarán cuando estén conectados a una nave espacial de mil millones de dólares.
Los esfuerzos de prueba anteriores han utilizado láseres, chorros de plasma y proyectiles de alta velocidad para simular el calor de entrada, pero ninguno de ellos es del todo correcto. “Ninguna instalación aeroespacial en la Tierra puede alcanzar las altas condiciones de calentamiento que se experimentan durante la entrada atmosférica en algo como Júpiter”, dice Kostadinova.
Ahora, una nueva investigación de Kostadinova y su colaborador Dmitri Orlov de UC San Diego ha demostrado una alternativa potencial: las entrañas ardientes de un reactor de fusión nuclear experimental.
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