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El experimento, desarrollado bajo la dirección del investigador Ricard
González Cinca en el Laboratorio de Microgravedad del Departamento de
Física Aplicada, en la Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y
Aeroespacial de Castelldefels (EETAC), servirá para mejorar el control
del combustible en los depósitos de los vehículos espaciales. Es el
único experimento científico de fuera de los Estados Unidos a bordo del
cohete que la NASA ha lanzado al espacio el 12 de noviembre.
Un experimento sobre gases y líquidos desarrollado en el Laboratorio de
Microgravedad del Departamento de Física Aplicada de la Universitat
Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), situado en la Escuela de
Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels (EETAC),
es el único experimento de fuera de Estados Unidos que participa en
vuelos suborbitales dentro del programa Flight Opportunities de la NASA
i que ha sido enviado al espacio, el 12 de noviembre, desde el Spaceport
America, en Nuevo México (Estados Unidos). El resultado de este
experimento servirá para mejorar el control del combustible en los
vehículos espaciales.
Flight Opportunities es una iniciativa organizada por la NASA que
fomenta el desarrollo de la industria del transporte suborbital
comercial permitiendo ofrecer las condiciones adecuadas para testar el
uso de nuevas tecnologías espaciales. Estos vuelos suborbitales
proporcionan a los investigadores el acceso a 5 minutos aproximados de
microgravedad en los que pueden poner a prueba sus experimentos y
desarrollar la tecnología. El programa también permite simular entornos
de gravedad reducida como en la Luna y en Marte.
El experimento del proyecto dirigido por el profesor Ricard González
Cinca de la UPC, y que fue seleccionado por la NASA en octubre de 2011,
se ha incorporado al cohete SpaceLoftXL con otros seis trabajos de
universidades norteamericanas, de la NASA, de la Air Force y de una
compañía privada. El SpaceloftXL es un vehículo suborbital reutilizable
desarrollado por UP Aerospace como una plataforma de investigación de
microgravedad en educación, investigación científica y comercial.
El sistema experimental forma parte de la tesis doctoral de la
estudiante Anna García Sabaté y estudiará el comportamiento de los
líquidos y de las burbujas de gas sometidos a vibraciones en condiciones
de microgravedad. El proceso experimental consiste en la aplicación de
vibraciones a cuatro cavidades que contienen burbujas en líquidos con
diferentes propiedades. Este estudio se lleva a cabo durante los
aproximadamente 5 minutos en los que el cohete se encuentra en
condiciones de microgravedad, es decir, desde el momento en que el
cohete llegue a una altura de unos 100 km de la Tierra y se detengan los
motores. A partir de ese instante el aparato describe un movimiento
parabólico debido a la fuerza de la gravedad, que puede llegar hasta una
altura hasta 160 kilómetros de la Tierra.
Es a lo largo de esta trayectoria parabólica cuando el cohete se
encontrará en condiciones de microgravedad.
La microgravedad es el ambiente en el que se encuentran los objetos que
orbitan alrededor de nuestro planeta, como los satélites espaciales o la
Estación Espacial Internacional (ISS), y que se parece a la ausencia de
gravedad. La microgravedad es también la condición en la que se
encuentra un objeto cuando se deja caer en un ambiente vacío y sobre el
que la única fuerza que actúa es la gravedad.
Una vez alcanzado este estado, los experimentos se pondrán en
funcionamiento y el movimiento de los fluidos será grabado con una
cámara de alta velocidad para analizar posteriormente las imágenes y
comparar con la reacción de los fluidos en situaciones de gravedad.
Controlar los efectos térmicos en los tanques de combustible.
El estudio de los fluidos multifásicos (en general, mezclas de líquidos,
gases y partículas sólidas) en microgravedad tiene especial relevancia
para el conocimiento del comportamiento de estos fluidos en cualquier
nivel de gravedad, así como para la mejora del funcionamiento de los
sistemas espaciales que los contienen. Trabajos teóricos y
experimentales recientes han demostrado que las vibraciones tienen un
papel fundamental en el comportamiento de estos fluidos en condiciones
de microgravedad. Un sistema que genere las vibraciones que cada
aplicación requiera, puede ser una tecnología eficaz para el control de
los fluidos multifásicos en el espacio.
El objetivo del proyecto del profesor González Cinca es madurar esta
tecnología mediante la adquisición de los conocimientos necesarios para
su uso en aplicaciones espaciales. En este sentido se recogerá
información para la caracterización de la tecnología en una amplia gama
de configuraciones. Las configuraciones específicas (tipo de fluidos,
características de las ondas acústicas, etc.) permitirán la obtención de
información valiosa para el uso de la tecnología en cada aplicación.
Los resultados obtenidos en el vuelo del día 12 y en los siguientes
vuelos concedidos por la NASA al equipo de la UPC ayudarán a mejorar la
tecnología para el control de los fluidos multifásicos con la generación
de vibraciones por medio de campos acústicos. Esta tecnología tiene
especial interés para varias aplicaciones, como para mejorar el control
de los efectos térmicos en los tanques de combustible de los vehículos
espaciales, evitando así la degradación producida por excesos de calor.
La tecnología que se está desarrollando también podría permitir una
gestión eficiente del combustible remanente en satélites que orbitan la
Tierra y, por tanto, alargar su vida útil. Por otro lado, un mejor
control de los fluidos multifásicos en baja gravedad puede optimizar
algunos sistemas de soporte de vida en el espacio, como por ejemplo los
sistemas de tratamiento de aguas residuales en vehículos espaciales
tripulados.
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