En preparación para el viaje a la superficie de Titán, la luna más grande de Saturno, el escudo térmico de la misión Dragonfly de la NASA completó las pruebas termoestructurales en el desierto de Nuevo México. Miembros del equipo Dragonfly, incluyendo personal del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, y Lockheed Martin en Littleton, Colorado, colaboraron con personal de las Instalaciones Nacionales de Pruebas Térmicas Solares de los Laboratorios Nacionales Sandia en Albuquerque, Nuevo México, para someter a prueba de resistencia los materiales del escudo térmico de Dragonfly, garantizando así que la nave de rotor atraviese la densa atmósfera de Titán de forma segura.
El material de protección térmica de Dragonfly, fabricado con fibra de carbono y una resina ligera, se comportó según lo previsto en las pruebas mecánicas y térmicas combinadas, incluso cuando se le introdujeron defectos intencionadamente.
Las instalaciones de prueba de la Torre Solar de Sandia albergan una serie de cientos de sistemas calibrados tipo espejo para concentrar la energía del Sol en una torre que sostiene la unidad de prueba. Los operadores generaron temperaturas de alrededor de 2500 grados Celsius (4500 grados Fahrenheit) en segmentos del material del escudo térmico de Dragonfly. Las pruebas examinaron la tolerancia a la radiación térmica, así como el rápido cambio de temperatura que los investigadores prevén que experimentará Dragonfly.
La serie de pruebas de Sandia incluyó múltiples iteraciones en condiciones similares a las previstas durante la entrada de Dragonfly en la atmósfera de Titán. Pruebas adicionales sometieron grandes muestras del material del escudo térmico a estrés mecánico y térmico para simular simultáneamente la presión de la entrada atmosférica a alta velocidad y las intensas condiciones térmicas. También se realizaron pruebas térmicas de las unidades curvas de los hombros del escudo térmico.
«Nos complace que el material del escudo térmico haya superado estas pruebas, incluso con los defectos que incluimos intencionalmente, como los que podrían ocurrir de forma natural durante la fabricación e integración», declaró Milad Mahzari, responsable del sistema de protección térmica del vehículo de entrada Dragonfly en el Centro Ames de la NASA.
El escudo térmico de Dragonfly utiliza una variante de un material inventado por la NASA llamado PICA (Ablator de Carbono Impregnado con Fenol). El material PICA original se utilizó para transportar los rovers Curiosity y Perseverance de la NASA a Marte. PICA-D, una nueva variante de PICA, está previsto para el vuelo de Dragonfly y fue el objetivo principal de esta serie de pruebas.
«Probamos el escudo térmico como un sistema completo, incluyendo el material principal PICA-D, los rellenos de huecos y los posibles defectos de fabricación», declaró Mahzari, añadiendo que los investigadores planean realizar análisis adicionales de PICA-D antes de que comience la construcción final del escudo térmico.
La integración y las pruebas del helicóptero Dragonfly continúan en el Laboratorio de Física Aplicada (APL), que diseñó Dragonfly y lidera la misión para la NASA. El lanzamiento de Dragonfly está programado para 2028 y su llegada a Titán en 2034 para realizar investigaciones científicas en múltiples ubicaciones, tomar muestras de los materiales de la superficie para medir su composición detallada y observar la geología y la meteorología en la única luna del sistema solar que se sabe que tiene una atmósfera sustancial.
Comunicaciones a bordo
Continúan los trabajos de prueba e integración del sistema de comunicaciones de Dragonfly, incluidas las antenas que conectarán el helicóptero con los operadores en la Tierra.
El equipo midió recientemente los patrones de señal de la antena más grande de Dragonfly —su antena de alta ganancia (HGA)— en una cámara de pruebas del APL que simula el entorno espacial. La HGA es una antena de ranura radial de 87,4 cm de diámetro que utiliza numerosas ranuras pequeñas que trabajan conjuntamente para crear un haz de radio estrecho y concentrado.
La tecnología de esta antena se desarrolló originalmente para la misión DART de la NASA y también se utiliza en las naves espaciales gemelas ESCAPADE de la NASA.
«Una forma sencilla de visualizar la antena es como una gran alcachofa de ducha plana: la energía entra cerca del centro y se dispersa a través de las ranuras en un patrón controlado», explicó Matt Bray, diseñador principal de antenas de Dragonfly en el APL. «Este diseño proporciona una solución económica, duradera y compacta para comunicaciones de alta eficiencia en entornos espaciales extremos, además de ofrecer ventajas aerodinámicas».
La HGA, la antena principal de Dragonfly para la transmisión de datos científicos, estará fijada a la cubierta superior del módulo de aterrizaje mediante un cardán que le permitirá seguir la Tierra desde diversas ubicaciones en la superficie de Titán. Estará recubierta de Kapton, un aislante térmico, para protegerla de las inclemencias del clima de Titán y diseñada para operar en el gélido entorno lunar, donde las temperaturas ambiente alcanzan los 179 grados Celsius (290 grados bajo cero Fahrenheit).
La antena HGA será una de las tres antenas de la sonda Dragonfly diseñadas para operar en Titán. El módulo de aterrizaje también llevará una antena de ganancia media, principalmente como respaldo de la HGA, y una antena de baja ganancia, principalmente para transmitir tonos de estado durante el vuelo y para comunicaciones de emergencia.
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA