Resumen:
Los ingenieros de la NASA realizaron recientemente pruebas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en el sur de California, EE. UU., y lograron que la punta del rotor de un helicóptero marciano de nueva generación superara brevemente la velocidad del sonido. Las pruebas se llevaron a cabo en un "simulador espacial de 25 pies" que puede simular la fina y fría atmósfera de dióxido de carbono de Marte, y se completaron un total de 137 pruebas.
La densidad de la atmósfera marciana es aproximadamente el 1% de la de la Tierra, lo que dificulta que los helicópteros obtengan suficiente sustentación. Para mejorar el rendimiento del vuelo, los ingenieros deben hacer girar los rotores a velocidades extremadamente altas. Anteriormente, cuando el helicóptero "Ingenuity" de la NASA en Marte realizaba su misión, la velocidad del rotor se limitaba a menos de 2700 rpm para evitar efectos aerodinámicos complejos que pueden ocurrir después de acercarse a la barrera del sonido y para evitar que flujos de aire repentinos, como remolinos de polvo, empujaran la punta del rotor a un estado supersónico.
Esta prueba utilizó un rotor de tres palas desarrollado por American Aviation Environmental Corporation. Los ingenieros primero extrajeron el aire de la cabina simulada, luego inyectaron dióxido de carbono con una presión cercana a la del ambiente marciano y aumentaron gradualmente la velocidad del flujo de aire y la velocidad del rotor. Cuando la velocidad de rotación alcanza las 3750 rpm, la velocidad de la punta del rotor alcanza aproximadamente Mach 0,98. Posteriormente, el equipo continuó aumentando el flujo de aire a barlovento y finalmente empujó la velocidad de la punta del rotor a Mach 1,08.
Los resultados muestran que la rotación supersónica aumenta la sustentación del avión en aproximadamente un 30%. Esto significa que se espera que los futuros helicópteros a Marte lleven instrumentos científicos más pesados, sensores más avanzados y baterías de mayor capacidad, lo que les permitirá realizar misiones de exploración a baja altitud y de mayor duración que cubran un rango más amplio.
El equipo de investigación también probó un rotor de dos palas diseñado para el concepto de misión SkyFall. Debido a que sus palas son ligeramente más largas, se puede obtener una velocidad punta casi supersónica similar cuando la velocidad de rotación alcanza aproximadamente 3570 rpm.
La aerodinámica Shanna Witherow-Mazer del Centro de Investigación Ames de la NASA dijo que el equipo originalmente esperaba que la velocidad del rotor alcanzara Mach 1,05, lo que sería ideal, pero la prueba final alcanzó Mach 1,08. Los ingenieros todavía están analizando los datos y es posible que encuentren un mayor margen para mejorar el empuje en el futuro.
Los resultados de las pruebas relevantes se han incorporado a los requisitos de diseño de la misión "SkyFall". La misión prevé aprovechar la experiencia técnica de "Ingenuity" y entregar tres helicópteros Mars de nueva generación a Marte ya en diciembre de 2028. La campaña de prueba está financiada por el Proyecto de Exploración de Marte de la NASA y tiene como objetivo mejorar la capacidad de carga útil y el rendimiento de vuelo de los futuros aviones a Marte.
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