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jueves, septiembre 21, 2023
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Inauguran el gigantesco túnel de viento de plasma más grande de EE. UU.

En el vuelo hipersónico, una aeronave o nave espacial se mueve al menos cinco veces más rápido que la velocidad del sonido, lo que produce un calor extremo que puede llevar a la nave más allá de sus límites físicos. La dificultad y la importancia de proteger los vehículos contra esas condiciones quedaron trágicamente ilustradas en 2003, cuando el transbordador espacial Columbia se desintegró al volver a entrar en la atmósfera terrestre.

La sonda de entalpía en el chorro de plasma supersónico se utiliza para medir las condiciones de vuelo, incluida la presión y el calor, simuladas en el túnel. Crédito: Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Illinois

Una instalación experimental única en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign ayudará a garantizar que tal tragedia nunca se repita y permitirá nuevas aventuras sin precedentes en la exploración espacial.

El Plasmatron X es el túnel de viento de plasma acoplado inductivamente más grande de los Estados Unidos. Su propósito es probar materiales para determinar si pueden soportar las condiciones que caracterizan el vuelo hipersónico extremo al someterlos al intenso calentamiento que se encuentra a altas velocidades.

Un túnel de viento de plasma es una instalación en la que se agrega energía al gas hasta el punto de que se ioniza y se convierte en plasma, imitando las condiciones atmosféricas encontradas en un vuelo hipersónico. En un túnel de viento de plasma acoplado inductivamente, no hay contacto entre el plasma de alta temperatura y los electrodos.

Francesco Panerai, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial y uno de los líderes del esfuerzo Plasmatron X, dijo que el flujo puro creado por la generación de plasma sin contacto es una gran parte de lo que hace que Plasmatron X sea una herramienta de investigación superior. La ausencia de contacto evita la contaminación, creando “un ambiente prístino que es el mismo que encuentran los vehículos cuando viajan alto en la atmósfera”, dijo. El resultado es una comprensión mucho mejor del comportamiento de los materiales, lo que permite un “tipo de prueba de grado de ciencia de materiales”.

El Plasmatron X de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign es el túnel de viento de plasma acoplado inductivamente más grande de los Estados Unidos. Crédito: Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Illinois

El profesor de AE ​​Greg Elliott, quien también desempeña un papel destacado en el Plasmatron X, señaló que su tamaño es otra característica esencial porque se pueden estudiar muestras y sistemas más grandes.

“También puede producir más calor, entalpía, en un área más grande, y podemos ejecutar tiempos más largos, de forma continua, durante horas. Por lo tanto, podemos proporcionar un entorno extremo para tiempos de prueba prolongados y luego cambiar los parámetros para imitar diferentes vuelos y reingresos. condiciones”, dijo Elliott.

¿Qué tan extremo es Plasmatron X? El interior puede alcanzar temperaturas de unos 10.000 grados Kelvin, en comparación con las cuales la superficie del Sol, a solo 5.778 grados K, parece casi fría. Un severo sistema de refrigeración, combinado con la falta de contacto entre el plasma y las paredes interiores, permite trabajar con seguridad con temperaturas tan altas.
El profesor aeroespacial y director del Centro de estudios hipersónicos y de sistemas de entrada en Illinois, Marco Panesi, dijo: “La misión de CHESS es abordar todos los desafíos del vuelo hipersónico”. El Plasmatron X será fundamental para esa misión porque la protección térmica es “uno de los eslabones más débiles” en los sistemas hipersónicos. “Pero también hacemos muchos modelos y simulaciones para el flujo y el plasma alrededor del vehículo, la radiación y la detección”, dijo. La imposibilidad de medir directamente toda la cantidad de interés para el diseño de sistemas hipersónicos hace que el modelado de alta fidelidad de dicho entorno sea crítico para la operación de los túneles de viento de alta energía.

Uno de sus primeros proyectos de investigación es la misión Dragonfly de la NASA, que envía un dron para buscar vida en la luna más grande de Saturno, Titán. La atmósfera de Titán, alrededor del 95 % de nitrógeno y el 5 % de metano, es muy diferente a la de la Tierra. Pero eso no es un problema para el Plasmatron X, que, dijo Elliott, puede simular condiciones para “cualquier otra atmósfera de planetas o lunas en las que le gustaría tener un sistema de reentrada para sobrevivir”.

Elliott dijo que otra razón para establecer esta instalación única es lanzar a los graduados de la UIUC al mundo con una formación con la que nadie más puede competir. “Ese es nuestro objetivo: que los estudiantes salgan y tengan esta capacidad única de llevar la ciencia más allá de lo que podemos imaginar o soñar”.

Con información de University of Illinois Dept. of Aerospace Engineering

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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