Al entrar en la atmósfera de un planeta, una nave espacial experimenta una carga térmica que su envoltura protectora debe soportar. Sus parámetros dependen de las condiciones de vuelo y de las propiedades de la atmósfera del cuerpo celeste. Científicos del Moscow Aviation Institute (MAI) han desarrollado algoritmos para calcular la protección térmica teniendo en cuenta estos factores. Alexander Bon, jefe del proyecto de pequeñas naves espaciales del Centro de Tecnologías Espaciales del MAI, habló sobre el desarrollo. El complejo de software tiene en cuenta la densidad de la atmósfera, la velocidad de la nave y el ángulo de entrada en la envoltura gaseosa.
En Marte, la atmósfera es enrarecida, por lo que frena peor el módulo de aterrizaje, aunque al entrar en ella la nave sigue experimentando un fuerte calentamiento. En Venus, es necesario tener en cuenta, entre otras cosas, el impacto de las gotas de ácido sulfúrico en la capa de nubes. Titán, la luna de Saturno, tiene una atmósfera diferente, predominantemente nitrogenada, con una mezcla de metano y compuestos orgánicos complejos. Debido a estas diferencias, no se puede simplemente tomar un cálculo de protección térmica y usarlo sin cambios para cualquier planeta, explicó el experto.
Los nuevos métodos de optimización ayudan a seleccionar más rápidamente los parámetros de protección térmica, teniendo en cuenta las condiciones de entrada en la atmósfera del planeta. Si el ingeniero cambia el material o la trayectoria de vuelo, el programa primero emite un resultado aproximado basado en los datos previamente acumulados, y luego lo refina utilizando un modelo físico completo. Según Alexander Bon, esto permite reducir los recálculos y ahorrar recursos del superordenador.
La operatividad de los algoritmos de cálculo de la protección térmica de las naves espaciales fue verificada en el laboratorio
Los científicos fabricaron muestras de paneles multicapa que imitaban la protección térmica del ala de una nave espacial y las probaron en una cámara de vacío. Allí se reprodujeron las condiciones que enfrentan las naves de retorno al entrar en las capas densas de la atmósfera terrestre. La discrepancia entre los resultados del experimento y los cálculos, según se informa, no superó el 1,5%.
En el futuro, el equipo planea ampliar las capacidades del complejo. En particular, los ingenieros quieren añadir cálculos de protección térmica con elementos activos, como sistemas de disipación de calor forzada o materiales con propiedades cambiantes.