Impactos a alta velocidad para preparar futuras misiones espaciales

Una de las áreas de investigación de la Oficina de Preparación de Futuras Misiones de la ESA son las sondas de impacto a gran velocidad, que permitirían tomar muestras de la superficie y del subsuelo de la Luna y de los planetas.

Las sondas de impacto son naves espaciales en miniatura equipadas con toda una serie de instrumentos, pero que aterrizan a gran velocidad – a decenas o cientos de kilómetros por hora – en contraste con las sondas convencionales de ‘aterrizaje suave’ que se han utilizado hasta ahora. Una de las principales ventajas de las sondas de impacto es que permiten estudiar el subsuelo sin necesidad de transportar equipos para excavar o perforar la superficie.

Para estudiar cómo soportarían estas sondas el impacto a gran velocidad contra la superficie de un planeta, un equipo de científicos e ingenieros ha utilizado una instalación de prueba de cohetes en Gales, Reino Unido, para lanzar los prototipos contra paredes de arena o de hielo.

Estos dos materiales tan diferentes permitirán comprender cómo se comportarían las sondas si se utilizasen en una misión a Marte o a una de las lunas de hielo de Júpiter, como por ejemplo Europa.

Los proyectiles de 20 kg fueron impulsados por 12 motores de combustible sólido, alcanzando una velocidad de impacto de 341 m/s – justo por debajo de la barrera del sonido.

Este vídeo muestra el espectacular impacto de una sonda contra 10 toneladas de hielo. La prueba se muestra a cámara lenta, ya que todo el ensayo duró apenas 1.5 segundos.

Al chocar contra la pared de hielo, la sonda se frenó con una deceleración de 24.000 g. Como ejemplo, los astronautas experimentan una aceleración de 3 – 4 g cuando son lanzados al espacio.

El hielo se hizo añicos de forma inmediata, antes de desmoronarse en una montaña de hielo picado. La sonda se recuperó intacta, aunque con algún arañazo debido al impacto y con una abolladura en la zona con la que golpeó el borde del panel.

Durante las próximas semanas se estudiarán los resultados de estos ensayos para comprender exactamente cómo afectó el impacto a la estructura interna de la sonda. La próxima fase de desarrollo se centrará en el diseño de las baterías y del sistema de comunicaciones, que también tendrán que soportar una deceleración extrema.

Aunque las sondas de impacto no formen parte de ninguna misión actualmente prevista por la ESA, es importante analizar la viabilidad de este concepto para contar con un abanico más amplio de opciones a la hora de diseñar futuras misiones espaciales.

Más información

El artículo “High-speed tests demonstrate space penetrator concept”, publicado en la sección de Ciencia y Tecnología de la página de la ESA, contiene el informe completo de estos ensayos y varios vídeos de los impactos contra arena y hielo.

El impacto contra la pared de hielo se realizó el 11 de julio, y el 16 de julio se repitió la prueba contra una pared de arena en las instalaciones de prueba de cohetes del Ministerio de Defensa del Reino Unido en Pendine, Gales.

Estos ensayos forman parte del Programa de Tecnologías Clave paraCosmic Visionde la ESA, supervisado por la Oficina de Preparación de Futuras Misiones. El programa de desarrollo de las sondas de impacto está liderado por Astrium UK, con la participación del Mullard Space Science Laboratory, Qinetiq y Rapid Space Technologies.