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El Círculo de Innovación en Materiales, Tecnología Aeroespacial y Nanotecnología (CIMTAN) ha hecho público el informe vigilancia tecnológica Gestión térmica de sistemas espaciales, que ha realizadoel Instituto Nacional del Técnica Aeroespacial. El documento muestra el estado actual de las tecnologías aplicables a los Sistemas de Control Térmico (TCS – Thermal Control System) y Sistemas de Protección Térmica (TPS – Thermal Protection System), además de detectar los principales centros de investigación de todo el mundo involucrados en su investigación.
Las estructuras y componentes que forman parte de los sistemas espaciales están diseñados para operar y ser almacenados a ciertas temperaturas que pueden oscilar entre un máximo y un mínimo determinados. Pero, ¿cómo garantizar a lo largo de toda la misión que van a mantenerse dentro del rango térmico que les corresponde?
Durante el despegue, la permanencia en el vacío del espacio y la entrada en la atmósfera de un planeta (en caso de que esto ocurra) el sistema espacial se enfrentará a un entorno térmico muy hostil.
Por un lado, en los desplazamientos a través de una atmósfera se producirán enormes cantidades de calor debido al rozamiento aerodinámico. Otras situaciones, como la proximidad al Sol o la exposición a los gases de los sistemas de propulsión, también tenderán a elevar enormemente la temperatura del sistema.
Por otro lado, cuando el sistema esté situado en el vacío espacial recibirá calor por radiación del Sol y de los planetas, a la vez que cederá calor al entorno, también por radiación, dada la bajísima temperatura de la radiación de fondo cósmica.
Además, internamente los equipos en funcionamiento generarán calor y éste deberá ser adecuadamente gestionado de forma que se evacúe de las zonas excedentarias y se reconduzca hacia las deficitarias o hacia el exterior para ser eliminado.
El Sistema de Control Térmico (TCS) y el Sistema de Protección Térmica (TPS) son los encargados de mantener a todos los equipos y estructuras de un sistema espacial dentro de los rangos de temperatura en los que pueden operar y/o ser almacenados.
El primero gestiona las transferencias de calor internas y los intercambios con el exterior cuando el sistema está en el vacío espacial. El segundo, que estrictamente hablando sería una parte del primero, se ocupa de proteger al sistema en los momentos en los que se recibe una enorme cantidad de calor del exterior como ocurre, por ejemplo, en una entrada atmosférica.
Los diseños del TCS y del TPS dependen de las características del sistema espacial, así como de la misión que éste va a desarrollar. Sin embargo, los elementos de gestión térmica que se utilizan son similares en todos los casos, variando sus características y su ubicación.
Así, los caloductos, los radiadores, los refrigeradores, los calentadores, los sistemas bombeados o los conductores son elementos propios de un TCS, mientras que en un TPS normalmente se utilizan escudos fabricados con materiales reutilizables o con materiales ablativos, a los que se puede añadir algún elemento activo como sistemas bombeados.
Un trabajo de cooperación internacional
Muchos son los agentes internacionales involucrados en la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías para los sistemas de control y protección térmica. EE UU, con su agencia espacial NASA ocupa un lugar privilegiado en cuanto a número de referencias científicas publicadas, proyectos en curso y patentes solicitadas. Pero tampoco son nada despreciables las aportaciones de otras agencias como la japonesa JAXA o la europea ESA, ambas con papeles relevantes en materia de publicaciones científicas, y en solicitud de patentes la primera.
Es también interesante la contribución de Rusia que, si bien no publica trabajos científicos, patenta numerosas soluciones para ciertos métodos de TCS. En España también hay importantes instituciones y empresas que realizan actividades sobre este tema, como la Universidad de Alicante.
El informe ha sido elaborado en el INTA, institución a la que pertenecen los miembros del CIMTAN especializados en tecnología aeroespacial y nanotecnología.
El CIMTAN es una iniciativa de la Comunidad de Madrid en la que colaboran dos instituciones: el INTA y la Universidad Carlos III de Madrid. Su objetivo es favorecer el flujo de conocimiento entre los organismos de investigación y las empresas en las áreas de materiales, tecnología aeroespacial y nanotecnología, ayudando así a los primeros a trasladar sus investigaciones a la industria y, por tanto, a la sociedad, y a las segundas a incorporar el conocimiento científico en sus procesos y tecnologías.
Tras Pedro Duque y Miguel López-Alegría, será el tercer español que podrá viajar al espacio. La Agencia Espacial Europea (ESA) ha celebrado este lunes su graduación y la de los otros cuatro candidatos a astronauta de su última promoción.
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