¿Qué verías por la ventana de una cápsula espacial durante la reentrada?

Uno de los mayores mitos de la exploración espacial es pensar que durante la reentrada atmosférica una nave espacial está rodeada por una bola de fuego producto del rozamiento con la atmósfera al viajar a más de 28000 km/h. En realidad, esto es falso. Y por partida doble. Primero, porque la mayor parte del calor generado durante la reentrada no se debe al rozamiento, sino a las ondas de choque generadas por el vehículo al comprimir el aire. Y segundo, porque el plasma creado por las altas temperaturas que rodea la nave se parece más a una aurora que a una bola de fuego propiamente dicha. O, en palabras de los astronautas, es como estar dentro de un fluorescente. Si quieres saber lo que ven los astronautas durante una reentrada, lo mejor es que veas el siguiente vídeo:

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=MtWzuZ6WZ8E[/youtube]

Curioso, ¿no? Se trata de la secuencia de reentrada y descenso la nave Orión EFT-1 que fue lanzada al espacio el pasado 5 de diciembre sin tripulación. Se aprecian claramente los distintos colores de la cubierta de plasma, además de la estela que deja la cápsula a medida que atraviese la atmósfera.

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La cápsula Orión EFT-1 (NASA).

 

Pero, ¿y qué hay de las Soyuz? Obviamente, el espectáculo es muy similar, aunque en este caso los cosmonautas no disponen de una ventana que apunte hacia el centro de la estela de plasma y sólo tienen dos ventanillas a cada lado. No obstante, esto es lo que se puede ver por las ventanas de la cápsula (SA) de una Soyuz durante la reentrada (en este caso se trata de la Soyuz TMA-10M):

[youtube]http://youtu.be/wXU0dseMe0s?t=12m38s[/youtube]

En este otro vídeo vemos el interior del SA iluminado por el brillo del plasma a través de las ventanas:

[youtube]http://youtu.be/-l7MM9yoxII?t=11m38s[/youtube]

Las ventanas de la Soyuz quedan completamente opacas al cabo de unos pocos minutos después de comenzar la reenrada por culpa de los materiales del escudo de ablación que se pegan a su superficie. Por este motivo la cubierta exterior de las ventanas es eyectable y se separa una vez la cápsula ha superado esta fase con el fin de que los cosmonautas puedan contemplar el exterior (las primeras Soyuz no disponían de este ‘lujo’ y los cosmonautas apenas podían ver nada a través de las ventanas después del aterrizaje).

Y, naturalmente, siempre que hablamos de reentradas no podía faltar este vídeo de la reentrada de la Soyuz TMA-8 tomado desde la ISS. Vemos los tres módulos de la Soyuz, el BO, el SA y el PAO, atravesando la atmósfera, pero destacan claramente las estelas del BO y el PAO. Al no disponer de escudo térmico, estos dos módulos se desintegran durante la reentrada y se pueden ver en el vídeo claramente detrás del SA (que obviamente sí tiene escudo térmico):

[youtube]http://youtu.be/xjpEeX1CDUg[/youtube]

Esta secuencia también se ve en un vídeo parecido de la Soyuz TMA-02M:

[youtube]http://youtu.be/WmEzR3dGru4[/youtube]

En cuanto al antiguo transbordador espacial, debido a su forma y configuración durante la reentrada, la tripulación observaba un espectáculo ligeramente distinto, como bien podemos ver en este vídeo de la misión STS-115:

[youtube]http://youtu.be/BX79iZYpndc[/youtube]

Este otro vídeo de la STS-65 es menos espectacular, pero cubre toda la secuencia de reentrada:

[youtube]http://youtu.be/PsHljHRM67c[/youtube]

Por último, ahí van un par de vídeos de una reentrada destructiva (o sea, de un vehículo sin escudo térmico). En este caso, el ATV-4 Albert Einstein:

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=8os3Q0hZLfE[/youtube]

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=-9zbt_QNSDk[/youtube]



12 Comentarios

  1. Una pregunta,yo que soy de letras….lo de que la mayor parte del calor no es debido al rozamientos sino a lo de las ondas de choque al comprimir el aire, eso me suena a rozamiento, no? ya digo que soy de letras, yo estudié historia.
    y de paso un off topic, si Daniel me lo permite: me ha surgido una duda viendo la miniserie Ascensión, que acabado el primer capitulo recomiendo a los que leen este blog: si enviáramos hoy una nave rumbo a Alpha Centauri, ¿podriamos comunicarnos con ella? Me refiero a la tecnología actual. Imagino que a medida que se alejase las comunicaciones tardarían más ¿no es asi? Es una duda que siempre me ha surgido con los libros de ciencia ficción, ¿a que velocidad viajan las comunicaciones?

    Impresionantes los videos, una de esas cosas que nunca veré en la vida real. Impresionante tu blog, Daniel.,

    1. Puedo responderte a lo segundo al 100% de certeza. La velocidad de transferencia de información de cualquier índole tiene su límite en la velocidad de la luz. Al menos de momento xD.

      A lo primero, no puedo resolver con la misma certeza porque soy un noob pero, sí, cuando algo supera la velocidad del sonido de un medio (distintas en el agua y el aire, por ejemplo) supera entonces la velocidad de propagación de las ondas del medio donde se mueve (en este caso, atmósfera), por esa razón (efecto Doppler) las ondas se apilan en la parte frontal del módulo marciano 8D pues se propagan más lento que la nave y no pueden «escapar», comprimiendo así el aire y por lo tanto aumentando la presión y la temperatura… mediante rozamiento, claro pero también hay rozamiento en otras partes de la nave y no alcanza la temperatura del escudo térmico. CREO que esta es la explicación. Si no es así, agradezco la corrección. Saludos.

    2. No… la temperatura es una magnitud «humana» macroscópica que no sirve para tener una medida de la energía interna de un sistema, en general en la vida cotidiana se refiere a la energía cinética de las partículas y la rotacional y vibracional, la cinética por ejemplo en un gas es cómo andan, literalmente, chocando y rebotando unas contra otras, la rotacional y vibracional se refiere a las tensiones de los enlaces moleculares: imagina una molécula como bolas, átomos, enganchadas por palos, enlaces, esos palos se estiran y encogen, no mucho pero sí significativamente, y además los ángulos entre ellos no son rígidos, se abren y se cierran también un poco. Y a veces no un poco, un mucho: por ejemplo el amoníaco es una molécula con forma de trípode, puede «voltearse» como un paraguas, siempre que esté por encima de una determinada temperatura.

      En realidad, toda esta energía se transmite de muchas maneras, intuitivamente la cinética puedes admitir (ejem) que es como bolas de billar, cuando una molécula le pega a otra le pasa algo de su momento lineal. Pero en realidad todo intercambio de energía es a través de fotones, lo que llamamos habitualmente «calor» suele ser casi siempre radiación en la región infrarroja, es decir, las nubes electrónicas de esos enlaces de esas moléculas emiten radiación por la tensión a la que están sometidas.

      Cuando hablamos de calor por rozamiento una forma de entenderlo es apelando a lo que te digo antes, «colisiones» con transferencia de momento, aunque esto es un reduccionismo más que grosero, totalmente falso, pero para entendernos (piensa que en realidad, JAMAS tocamos materia, la materia propiamente dicha son los núcleos atómicos o los electrones, jamás llegan a tocarse, todo lo que nuestros sentidos «sienten» con repulsiones de campos electromagnéticos -las nubes electrónicas más externas de las moléculas-, o reflexiones de éstos ante la radiación). Ahora, cuando un vehículo reentra la velocidad es tan brutal que las moléculas antes de tener tiempo de «apartarse» (que se abra un canal al paso de la trayectoria) primero se comprimen, es lo mismo que cuando caes de culo en el agua, una culada, ¿verdad?, eso es porque al agua se comprime más rápido de lo que se aparta a efectos de la velocidad con la que entras, con el aire pasa lo mismo, tienes que moverte muy deprisa con relación a él para percibirlo. Ese aire así comprimido acaba «explotando» llegado un punto de compresión, eso son las ondas de choque. Todo esto transcurre rapidísimo, es decir, el aire se comprime y antes que se pueda apartar el vehículo *ya ha avanzado aún más* (comprimiendo más aire a su paso), eventualmente el aire termina por apartarse de alguna manera, porque de lo contrario el vehículo se desintegraría, cosa que pasa cuando el escudo térmico se pierde, el calor se transmite a la estructura del vehículo y lo reblandece, aunque también depende de que mantenga una forma mínimamente aerodinámica, precisamente para facilitar la evacuación del aire en el canal que va excavando.

      Todo este proceso es tan salvaje que las moléculas del aire se ionizan, es decir, pierden electrones e incluso se rompen los enlaces dejando iones o radicales libres, eso es el plasma precisamente (y como hay tanto electrón suelto, por eso pilla esos colores tan chachis).

      Me imagino que me he explicado como el culo, pero no sabría simplificarlo más.

  2. Gracias Daniel, menudo regalo de Navidad nos has hecho. Nunca imaginé que haría una reentrada en la atmósfera, pero lo que he visto hoy aquí es fantástico, me he metido dentro y es como si fuera dentro de la Orión.
    Muchas gracias y Feliz Navidad.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 20 diciembre, 2014
Categoría(s): ✓ Astronáutica • NASA • Orión • Rusia • Soyuz