La protección térmica de las naves espaciales que regresan a la Tierra depende de materiales capaces de sacrificar su propia estructura para disipar el calor. El Avcoat es un sistema de protección térmica (TPS) de tipo ablativo (que se destruye de manera controlada), diseñado originalmente en la década de 1960 para las misiones Apollo y rediseñado para la cápsula Orion de la misión Artemis.
El descubrimiento de su eficacia permitió que los astronautas regresaran de la Luna soportando condiciones extremas de fricción. En la reciente misión Artemis, este material fue puesto a prueba bajo velocidades de reentrada mucho mayores que las de una órbita baja terrestre, alcanzando aproximadamente los 40,000 km/h.
Desarrollo y composición del Avcoat
El Avcoat 5026-39 es una resina epoxi de baja densidad que se inserta en una estructura de nido de abeja hecha de fibra de vidrio y resina fenólica. Su desarrollo fue liderado por la empresa Avco Corporation específicamente para enfrentar el calor generado por la fricción del aire al comprimirse frente a la nave.
Al calentarse, la capa externa se carboniza, se funde y se sublima, liberando gases que crean una capa límite fría. Manteniendo la temperatura de la tripulación en niveles seguros.
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Temperaturas y fricción en la reentrada
Durante el regreso de la misión Artemis, el escudo térmico de Orion enfrentó temperaturas cercanas a los 2,800 °C.
La fricción atmosférica convierte esta energía en calor intenso. El Avcoat debe resistir no solo la temperatura, sino también el flujo de plasma que erosiona la superficie. En Orion, el grosor del material varía según la zona de impacto térmico, siendo más denso en los puntos donde la presión dinámica es máxima.
By Isaac Watson – https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/kennedy_annual_report_fy2020_508.pdfhttps://www.flickr.com/photos/nasakennedy/50090730713, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=106409321
Aplicaciones en Marte y otros proyectos
El uso de materiales derivados del Avcoat se extiende a misiones interplanetarias. El rover Curiosity y el Perseverance utilizaron un material similar llamado PICA (Phenolic-Impregnated Carbon Ablator) para su entrada en la atmósfera marciana. Aunque el Avcoat es ideal para reentradas terrestres de alta velocidad, en Marte se prefieren derivados de carbono debido a la diferente composición química de la atmósfera.
Fuera del ámbito espacial, el uso del Avcoat es limitado debido a su costo y complejidad de aplicación. Sin embargo, investigaciones en aeronáutica hipersónica han evaluado resinas similares para componentes que deben resistir flujos de calor sostenidos en vuelos experimentales dentro de la atmósfera.
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La validación del Avcoat en la misión Artemis II asegura que la tecnología es capaz de proteger a misiones tripuladas en el futuro cercano. Los datos obtenidos por los sensores integrados en el escudo térmico permiten a los ingenieros ajustar los modelos térmicos para las misiones Artemis III.
La capacidad de fabricar este material de forma modular representa un avance en la logística de producción de naves espaciales. Sin este sistema de protección, el retorno desde el espacio profundo sería físicamente imposible con la tecnología de materiales actual.
