Los misiles hipersónicos de EE. UU. 'sudarán' para refrigerarse y volar más rápido

La Fuerza Aérea de los EE. UU. ha otorgado a Canopy Aerospace, con sede en Denver, dos contratos con un valor combinado de 2,8 millones de dólares para desarrollar sistemas de protección térmica, TPS por sus siglas en inglés, de próxima generación para sistemas hipersónicos y de reingreso. Uno de los contratos se centra en un nuevo TPS de Canopy y el otro en la incorporación de sensores de alta temperatura en el material TPS.

El nuevo TPS de Canopy aprovecha los beneficios de la refrigeración por transpiración, de forma similar a cómo la sudoración enfría a los humanos. Las plataformas hipersónicas, capaces de alcanzar velocidades superiores a Mach 5, operan en algunos de los entornos más extremos que se conocen, con temperaturas que alcanzan los 3.000°C. Estas condiciones exigen -en misiles, plataformas de entrada espacial y aviones- sistemas de protección térmica especializados, que a menudo están hechos de estructuras de cerámica o compuestos cerámicos.

'Sudar' para volar más rápido

El rendimiento de cualquier sistema de alta velocidad está limitado por su capacidad para ir lo más rápido posible sin degradarse debido al estrés térmico. Canopy está desarrollando un sistema de protección térmica de enfriado por transpiración que utiliza fabricación aditiva avanzada -impresión 3D- de materiales cerámicos. Esta tecnología mejora la resistencia térmica del TPS, permitiendo que los sistemas hipersónicos operen a velocidades más altas y tengan mayor maniobrabilidad.

La refrigeración por transpiración funciona expulsando un fluido altamente presurizado desde el borde delantero de un vehículo hipersónico. Este fluido se evapora rápidamente, creando una capa aislante protectora que protege al vehículo del calentamiento aerotérmico causado por la fricción entre la superficie del vehículo y la atmósfera.

'Creo que la mayor capacidad tecnológica o industrial en la que podemos invertir sería aumentar nuestras tasas de producción, en particular, de los sistemas de protección térmica y los sistemas de protección térmica aditivos para vehículos de planeo y la fabricación aditiva para motores de misiles de crucero', ha señalado la Dra. Gillian Bussey, Directora de la Oficina Conjunta de Transición Hipersónica del Subsecretario de Defensa para Investigación e Ingeniería, según recoge The Defense Post.

Sensores de alta temperatura en el material TPS

El segundo contrato corresponde al desarrollo del Sistema de Monitoreo de Salud para Sistemas de Reingreso, HMSRS por sus siglas en inglés, o 'TPS Inteligente', que consiste en insertar sensores de alta temperatura dentro del material TPS.

El reingreso espacial y el vuelo hipersónico crean una capa de plasma alrededor del vehículo, lo que dificulta el funcionamiento de los sensores tradicionales. Implantar sensores en el material del sistema de protección térmica facilitará una mayor comprensión de la erosión del material, medir el entorno con mayor precisión y se obtendrá la capacidad de monitorear continuamente la integridad estructural del TPS a lo largo de la vida útil del vehículo.