Hipervelocidad - Hypervelocity
La hipervelocidad es una velocidad muy alta , aproximadamente más de 3.000 metros por segundo (6.700 mph, 11.000 km / h, 10.000 pies / so Mach 8.8). En particular, la hipervelocidad es una velocidad tan alta que la resistencia de los materiales al impacto es muy pequeña en comparación con las tensiones inerciales . Por lo tanto, los metales y los fluidos se comportan de manera similar bajo un impacto a hipervelocidad. La hipervelocidad extrema da como resultado la vaporización del impactador y el objetivo. Para los metales estructurales, generalmente se considera que la hipervelocidad es superior a 2.500 m / s (5.600 mph, 9.000 km / h, 8.200 pies / so Mach 7,3). Cráteres de meteorito también son ejemplos de impactos a hipervelocidad.
Visión general
"Hipervelocidad" se refiere a velocidades en el rango de unos pocos kilómetros por segundo a algunas decenas de kilómetros por segundo. Esto es especialmente relevante en el campo de la exploración espacial y el uso militar del espacio, donde los impactos a hipervelocidad (por ejemplo, por desechos espaciales o un proyectil atacante ) pueden resultar en cualquier cosa, desde la degradación de un componente menor hasta la destrucción completa de una nave espacial o un misil. El impactador, así como la superficie que golpea, puede sufrir una licuefacción temporal . El proceso de impacto puede generar descargas de plasma , que pueden interferir con la electrónica de la nave espacial.
La hipervelocidad suele ocurrir durante las lluvias de meteoritos y las reentradas al espacio profundo, como se lleva a cabo durante los programas Zond , Apollo y Luna . Dada la imprevisibilidad intrínseca del tiempo y las trayectorias de los meteoros, las cápsulas espaciales son las principales oportunidades de recopilación de datos para el estudio de materiales de protección térmica a hipervelocidad (en este contexto, la hipervelocidad se define como mayor que la velocidad de escape ). Dada la rareza de tales oportunidades de observación desde la década de 1970, las reentradas de la cápsula de retorno de muestra (SRC) de Genesis y Stardust , así como la reentrada reciente de Hayabusa SRC, han generado campañas de observación, sobre todo en el Centro de Investigación Ames de la NASA .
Las colisiones a hipervelocidad se pueden estudiar examinando los resultados de las colisiones que ocurren naturalmente (entre micrometeoritos y naves espaciales , o entre meteoritos y cuerpos planetarios), o se pueden realizar en laboratorios. Actualmente, la herramienta principal para los experimentos de laboratorio es una pistola de gas ligero , pero algunos experimentos han utilizado motores lineales para acelerar proyectiles a hipervelocidad. Las propiedades de los metales en hipervelocidad se han integrado con armas, como el penetrador formado explosivamente . La vaporización tras el impacto y la licuefacción de las superficies permiten que los proyectiles de metal formados bajo fuerzas de hipervelocidad penetren el blindaje del vehículo mejor que las balas convencionales.
La NASA estudia los efectos de los desechos orbitales simulados en el Laboratorio de Pruebas Remotas de Hipervelocidad de la Instalación de Pruebas de White Sands (RHTL). Los objetos más pequeños que una pelota de béisbol no se pueden detectar en el radar. Esto ha llevado a los diseñadores de naves espaciales a desarrollar escudos para proteger las naves espaciales de colisiones inevitables. En RHTL, los impactos de micrometeoroides y desechos orbitales (MMOD) se simulan en los componentes y escudos de las naves espaciales, lo que permite a los diseñadores probar las amenazas planteadas por el creciente entorno de desechos orbitales y desarrollar la tecnología de los escudos para ir un paso por delante. En RHTL, cuatro cañones de gas ligero de dos etapas impulsan proyectiles de 0,05 mm a 22,2 mm de diámetro a velocidades de hasta 8,5 km / s.
Eventos de reentrada de hipervelocidad
| Fecha | Evento | Velocidad (km / s) | Notas |
|---|---|---|---|
| 8 de septiembre de 2004 | Génesis SRC | 11.04 | Se estrelló (falla del conducto de descarga) |
| 15 de enero de 2006 | Stardust SRC | 12,79 | La reentrada más rápida registrada por el hombre (aterrizaje exitoso) |
| 13 de junio de 2010 | Hayabusa SRC | 12,2 | Liderando la nave espacial principal Hayabusa por 6.500 pies (2000 m) (reentrada destructiva) |
Otras definiciones de hipervelocidad
Según el Ejército de los Estados Unidos , la hipervelocidad también puede referirse a la velocidad de salida de un sistema de armas, y la definición exacta depende del arma en cuestión. Cuando se habla de armas pequeñas, una velocidad de salida de 5,000 pies / s (1524 m / s) o más se considera hipervelocidad, mientras que para los cañones de tanque la velocidad de boca debe alcanzar o superar los 3,350 pies / s (1021.08 m / s) para ser considerada hipervelocidad. y el umbral para los cañones de artillería es de 3500 pies / s (1066,8 m / s).
Ver también
- 2009 colisión de satélites
- Estrella de hipervelocidad
- Penetrador de energía cinética
- Velocidad terminal
- Hipersónico
- Profundidad del impacto # Aproximación de Newton para la profundidad del impacto