Se ha presentado la tecnología de vanguardia de la sonda Chang’e-6, que muestra un giro de 90 grados a una velocidad de Mach 31 al borde de la atmósfera, demostrando maniobras espaciales extraordinarias. Ouyang Ziyuan, conocido como el «Padre de Chang’e», dijo una vez: «Quien controla el espacio exterior controla la Tierra». La sonda lunar Chang’e-6, que viajaba a Mach 31, regresó a la Tierra en perfecta forma, lo que pone de relieve los avances en la tecnología espacial de China.
El regreso del módulo de reentrada de la Chang’e-6 se realizó con una fluidez notable, ya que aterrizó con precisión en el área designada de Siziwang Banner, Mongolia Interior. El compartimento de instrumentos funcionó con normalidad, lo que marcó el éxito total de la misión de exploración lunar de la Chang’e-6, logrando el primer retorno de muestras del mundo desde el otro lado de la Luna.
En los últimos días, la velocidad de regreso de Chang’e-6 ha captado la atención mundial. Al reingresar a la Tierra, Chang’e-6 alcanzó una velocidad máxima de Mach 31, superando la velocidad de «Ultraman» y convirtiéndose en la nave espacial de reingreso más rápida hasta la fecha.
El número de Mach es la relación entre la velocidad y la velocidad del sonido, que varía con la altitud, la temperatura y la densidad atmosférica, lo que hace que el número de Mach sea un valor relativo. A presión atmosférica estándar y 15 °C, la velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 340 m/s (o 1224 km/h) al nivel del mar. A medida que aumenta la altitud y disminuye la temperatura atmosférica, la velocidad del sonido disminuye, por ejemplo, 290 m/s a 20 km de altitud, e incluso más baja en la línea de Karman (a unos 100 km de altitud), el límite entre la atmósfera y el espacio exterior.
Si se ignoran los cambios de altitud y temperatura, la velocidad Mach 31 de Chang’e-6 se traduce aproximadamente en 10,5 km/s, superando la primera velocidad cósmica de 7,9 km/s (aproximadamente Mach 25). La velocidad máxima de apagado de los misiles balísticos intercontinentales de mayor alcance es de aproximadamente Mach 25, mientras que la velocidad de Chang’e-6 la supera.
Además, la trayectoria de Chang’e-6 es bastante inusual, con una altitud de punto de reentrada de 5000 km, similar a un regreso a la Tierra «saltando sobre el agua». La última parte de su trayectoria es similar a la de un misil hipersónico Wave Rider.
El regreso de Chang’e-6 a la Tierra siguió la “trayectoria Qian Xuesen-Sanger”, realizando una “maniobra de salto” espacial con dos salidas y reingresos a la atmósfera, similar a saltar dos veces a través de la atmósfera.
La “trayectoria Qian Xuesen-Sanger” combina conceptos de dos ideas diferentes. La trayectoria Sanger, propuesta por el científico alemán Profesor Sanger en la década de 1930, preveía un vehículo propulsado por cohete que ascendía a una altitud de 100-120 km y luego rebotaba a lo largo del borde de la atmósfera. Por su parte, el científico estadounidense Qian Xuesen propuso una trayectoria revolucionaria en la que un cohete impulsaba el vehículo al espacio, alcanzando una altura orbital de 200-300 km, antes de sumergirse en la atmósfera a 100 km de altitud y planear para alcanzar distancias más largas con menos combustible.
La trayectoria de Qian Xuesen implica un ascenso al espacio impulsado por un cohete seguido de un planeo a lo largo del borde atmosférico, mientras que la trayectoria de Sanger implica un rebote dentro de la atmósfera. Los dos conceptos se denominaron posteriormente colectivamente “trayectoria de Qian Xuesen-Sanger”.
A una altitud de 5000 km sobre el Atlántico Sur, el orbitador y el módulo de reentrada de la Chang’e-6 establecieron los parámetros de la trayectoria de regreso, de manera similar a la introducción de datos de orientación para un misil balístico intercontinental en el espacio. El orbitador y el módulo de reentrada se separaron, como si un misil balístico intercontinental liberara múltiples ojivas. El módulo de reentrada descendió a Mach 31, ingresando a la atmósfera de la Tierra a unos 120 km de altitud para la primera desaceleración aerodinámica.
Después de la primera desaceleración, el módulo de reentrada descendió a una altitud predeterminada (aproximadamente 80 km), ajustó su actitud aerodinámica y rebotó fuera de la atmósfera. Después de alcanzar cierta altura, giró hacia abajo para una segunda reentrada atmosférica y desaceleración aerodinámica.
Esta trayectoria de “salto sobre el agua”, formalmente conocida como “Trayectoria de retorno libre Luna-Tierra con técnica de aterrizaje con salto semibalístico”, implica que un módulo de reentrada ingrese a la atmósfera a miles de kilómetros de la zona de aterrizaje, rebote de regreso al espacio y vuelva a ingresar para un aterrizaje normal asistido por paracaídas. Este proceso es similar a una maniobra de penetración de una ojiva hipersónica wave-rider “saltando sobre el agua” de un misil balístico intercontinental.
Chang’e-6 utilizó esta singular trayectoria de retorno doble de «salto sobre el agua», o «técnica de retorno con salto semibalístico», para gestionar la alta velocidad de reentrada de Mach 31. El reingreso directo a tales velocidades causaría un calentamiento aerodinámico extremo, lo que requeriría medidas excesivas de protección térmica que aumentarían significativamente el peso del módulo de reentrada.
Dado el pequeño tamaño de la Chang’e-6 (1,25 metros de altura y diámetro, y un peso de solo 300 kg), no podía utilizar un amplio blindaje térmico como la nave espacial Shenzhou de varias toneladas. En su lugar, los ingenieros emplearon una trayectoria de salto para desacelerar y mitigar el calentamiento aerodinámico.
Para lograr la desaceleración atmosférica de la Chang’e-6, los ingenieros aeroespaciales chinos diseñaron una trayectoria más suave de dos saltos basada en la trayectoria de planeo «Qian Xuesen-Sanger». Esto controló el calentamiento del módulo de reentrada dentro de límites ideales.
Toda la maniobra de la Chang’e-6 se parecía a dos acciones de «saltar sobre el agua» o a la técnica de «saltar de regreso semibalístico». Esta técnica, aunque no es exclusiva de China, ha sido refinada a partir de sus aplicaciones rudimentarias por la Unión Soviética y los Estados Unidos durante las misiones lunares (por ejemplo, Zond-6, Zond-7, Zond-8 por la Unión Soviética y las misiones Apolo no tripuladas por los EE. UU.). La versión china logró mayores alturas de salto, mayores distancias y una precisión de aterrizaje más precisa, como lo demostró el aterrizaje del módulo Chang’e-6 a solo 1,85 km del lugar de aterrizaje de la Chang’e-5, a pesar de la deriva del paracaídas. Sin el paracaídas, se puede lograr una precisión terminal de cientos de metros, lo que indica un control y una actitud casi perfectos durante el reingreso.
Esta tecnología avanzada se utiliza actualmente en los misiles balísticos intercontinentales y las armas hipersónicas más sofisticados. El misil hipersónico DF-17 de China, que utiliza la técnica de “saltar sobre el agua” para evadir las defensas enemigas, es un ejemplo de ello. Si el módulo de reentrada Chang’e-6 llevara una ojiva nuclear, funcionaría como un misil balístico intercontinental avanzado con una ojiva hipersónica de tipo wave-rider. (Feng Huo)
