La Nasa y sus socios industriales se preparan para la misión de demostración Artemis III del próximo año mediante la realización de nuevas pruebas en el túnel de viento del cohete propulsor Super Heavy Versión 3 de SpaceX.
Las pruebas, llevadas a cabo en el Centro de Investigación Ames de la Nasa en Silicon Valley, California, se centraron en comprender mejor las fuerzas aerodinámicas extremas que el cohete puede experimentar durante la reentrada. Esta reciente serie de pruebas se basa en las pruebas anteriores realizadas en el Centro Ames de la Nasa en 2024.
La Nasa colabora con SpaceX en el desarrollo del Sistema de Aterrizaje Humano (HLS) de la nave Starship, que transportará astronautas de forma segura desde la órbita lunar hasta la superficie de la Luna y de regreso. El cohete propulsor Super Heavy, mejorado, forma parte del sistema de lanzamiento Starship de SpaceX. Se espera que la versión 3 de Starship y el Super Heavy sirvan de base para el HLS de Starship en la misión Artemis III en 2027 y para un posterior alunizaje tripulado en 2028.
Aunque Starship HLS es un módulo de aterrizaje lunar diseñado y construido por SpaceX, la Nasa colabora con empresas comerciales para proporcionar acceso a instalaciones de prueba especializadas, como los túneles de viento del Centro Ames de la Nasa, y a conocimientos técnicos especializados, como el equipo que instaló las pruebas en el túnel de viento y ayudó a analizar los resultados.
“La Nasa tiene mucha experiencia con la aerodinámica inestable”, dijo Manish Mehta, ingeniero jefe de disciplina del equipo de Entornos Aerodinámicos y de Emisiones del HLS, del Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la Nasa en Huntsville, Alabama. “Utilizamos la amplia experiencia de la agencia en la realización de pruebas en túnel de viento para el transbordador espacial, el cohete SLS (Sistema de Lanzamiento Espacial) y la nave espacial Orion para configurar y analizar de manera eficiente las pruebas en túnel de viento para la versión 3 del Super Heavy. De hecho, pruebas similares en el túnel de viento del Plan Unitario de Ames dieron como resultado la adición de deflectores al SLS para Artemis II , por lo que lo que aprendimos para Artemis II nos está ayudando a llegar a Artemis III y más allá”.
Nuevos sistemas
La nave espacial Starship de SpaceX consta de un cohete Super Heavy de primera etapa con 33 motores, o propulsor, y la nave espacial Starship de segunda etapa. La versión 3 del Super Heavy incorpora muchos sistemas nuevos y mejorados, entre los que se incluyen:
-Nuevos sistemas de propulsión y nuevos motores cohete Raptor 3
-Sin faldón para la sección del motor, cubiertas individuales para el motor ni escudo térmico de base a gran escala integrado.
-Tres aletas de rejilla en el propulsor Super Heavy en lugar de cuatro, y cada aleta ahora es un 50 % más grande.
-Una platina caliente integrada que sustituye a la anterior platina intermedia de protección de un solo uso.
Debido a los importantes cambios introducidos en el Super Heavy, los ingenieros de la Nasa y SpaceX querían obtener más información sobre las fuerzas aerodinámicas, tanto constantes como inestables, que experimentará el cohete durante la reentrada atmosférica al regresar al lugar de lanzamiento para su reacondicionamiento y reutilización.
“Cuando un cohete o un avión vuela a gran velocidad, está sometido a fuerzas y momentos aerodinámicos constantes e inestables”, explicó Jayanta Panda, experto en aerodinámica inestable de la Nasa Ames y miembro del equipo de Entornos Aerodinámicos y de Plumas del Sistema de Aterrizaje Humano. “Un ejemplo de fuerza aerodinámica constante sería el flujo suave del aire sobre la superficie del cohete durante su ascenso. Una fuerza aerodinámica inestable sería el impacto del aire sobre ciertas áreas del cohete en momentos menos predecibles, lo que podría provocar vibraciones”.
Túneles de viento
La Nasa y SpaceX utilizaron un modelo a escala del 1,2% del Super Heavy Versión 3 en el túnel de viento transónico y en el túnel de viento supersónico del Centro Ames de la Nasa para realizar pruebas. El túnel transónico somete a los modelos a escala de cohetes o aeronaves a chorros de aire a velocidades que van desde Mach 0,2 hasta Mach 1,4 (Mach 1 es la velocidad del sonido, o aproximadamente 1220 km/h). El túnel supersónico, de menor tamaño, dispara vientos a velocidades más altas, desde Mach 1,55 hasta Mach 2,5. Las pruebas en el túnel de viento del Super Heavy Versión 3, realizadas a finales de 2025, utilizaron ambos túneles para medir los flujos de aire constantes y no constantes sobre las superficies del Super Heavy.
“Los datos obtenidos en el túnel de viento sobre fuerzas y momentos constantes ayudan a predecir cómo reaccionará el cohete a las fuerzas atmosféricas durante la reentrada, de modo que el software de vuelo pueda guiarlo eficazmente durante el trayecto”, explicó Mehta. “Los datos de presión variable ayudan a los ingenieros a comprender el entorno que rodea al cohete durante su reentrada en la atmósfera terrestre. Los ingenieros utilizan esta información como uno de los datos de entrada para el software que analiza las cargas sobre el cohete”.