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domingo, 13 de noviembre de 2016

ESA : Los experimentos en vuelos parabólicos realizados por estudiantes finalizan con éxito

http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/Los_experimentos_en_vuelos_parabolicos_realizados_por_estudiantes_finalizan_con_exito


Cabina del Novespace A310 ZERO-G durante una parábola
 
11 noviembre 2016
Cuatro equipos de universitarios acaban de vivir una experiencia extraordinaria. Todos ellos fueron seleccionados, dentro del programa Fly Your Thesis! 2016, para llevar a cabo experimentos durante la 65.ª campaña de vuelos parabólicos de la ESA.  Así, no solo tuvieron la oportunidad de realizar sus experimentos en ingravidez, sino también de disfrutar ellos mismos de dicho estado, algo que, más allá de las campañas de vuelos parabólicos, solo pueden experimentar los astronautas.
Los cuatro equipos investigaron distintos aspectos de la ciencia espacial. El equipo TEPiM de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), España, estudió el proceso de fusión en materiales con cambio de fase en condiciones de ingravidez. El equipo CFVib, también de la UPM, investigó el comportamiento de los fluidos sujetos a vibraciones de alta frecuencia y baja amplitud. PoliTethers, del Politécnico de Milán, Italia, probó los algoritmos y dinámicas de control para sistemas basados en cables, con vistas a posibles aplicaciones futuras para remolcar basura espacial y sacarla de órbita. Por último, el equipo de la Universidad alemana de Duisburg-Essen, Anemoi4, examinó las velocidades de viento necesarias para levantar polvo en una atmósfera similar a la marciana.
Los equipos fueron seleccionados en diciembre de 2015 y pasaron unos ocho meses desarrollando sus experimentos. Durante este periodo fueron supervisados de cerca por ESA Education, Novespace y por un mentor designado por la Asociación Europea para la Investigación en Baja Gravedad (ELGRA).
 
Avión ZERO-G al amanecer

Vuelos parabólicos a bordo del Airbus 310 Zero-G de Novespace
Para experimentar la ingravidez a bordo del Airbus Zero-G, los pilotos tienen que trazar una parábola con la aeronave. Esta maniobra específica comienza con un vuelo estacionario a 6 km de altitud.  A continuación, los pilotos aumentan la propulsión y van colocando gradualmente el avión en un ángulo de cabeceo de unos 50°. Esta maniobra dura unos 20 segundos y hace que la aceleración local aumente hasta 1,8 g (1,8 veces el nivel de gravedad en la superficie de la Tierra). Cuando se ha alcanzado el ángulo de cabeceo máximo (a unos 7,5 km de altitud), se reduce la potencia del motor para compensar únicamente la resistencia del aire y la nave cae libremente siguiendo un trazado parabólico con el punto de máxima altitud a unos 8,5 km. Durante esta caída libre, que dura unos 22 segundos, los experimentos y quienes los llevan a cabo disfrutan de gravedad cero, igual que los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional. La maniobra concluye con una segunda fase de hipergravedad de 1,8 g, tras la que el avión vuelve a volar en horizontal. Esta secuencia se repite 31 veces por vuelo y la campaña consta de tres vuelos.
Para poder ejecutar esta maniobra, es necesario que haya tres pilotos controlando la nave simultáneamente. Uno de ellos es responsable de la guiñada; otro, del cabeceo; y, el último, de la propulsión.
El avión, de tan solo 40 plazas y con una longitud total de 46,4 metros, destina casi la mitad de ella (20 metros) a alojar los experimentos que se llevarán a cabo en condiciones de microgravedad. El suelo y las paredes presentan un acolchado especial que evita que los experimentos sufran daños durante las transiciones de la gravedad cero a los 1,8 g. 
 
El equipo al completo de Fly Your Thesis! 2016

El programa Fly Your Thesis!
Tras la selección realizada en enero de 2016, los equipos de estudiantes trabajaron muy duro para superar determinadas revisiones e hitos. Diseñar experimentos para condiciones de ingravidez y llevarlos a cabo a bordo del Zero-G es muy distinto de prepararlos para su realización en un laboratorio.  Por un lado, cumplir los requisitos de seguridad es todo un reto, ya que los experimentos volarán a bordo de una nave y se ejecutarán en microgravedad. Por otro, los experimentos deben realizarse en muy poco tiempo, por lo que su diseño debe permitir esta rapidez de operación.  Todos los experimentos del programa FYT! 2016 realizados por estudiantes tuvieron éxito a lo largo de la campaña y los datos científicos recopilados mantendrán ocupados a estos universitarios durante bastante tiempo mientras evalúan los resultados.  Estos se harán públicos en artículos especializados y en conferencias internacionales.
 
Materiales con cambio de fase
El equipo TEPiM desarrolló un experimento que estudia el efecto Marangoni durante la fusión de materiales con cambio de fase (PCM) en condiciones de ingravidez. Este efecto resulta muy difícil de estudiar en la Tierra, ya que la convección dominaría los fenómenos producidos durante la transición entre fases. No obstante, en ausencia de gravedad no hay convección, y el equipo deseaba observar la influencia del efecto Marangoni en el comportamiento de fusión de los PCM.  Estos materiales pueden utilizarse para el control térmico de naves espaciales, pero también tienen numerosas aplicaciones en la Tierra. Andrés Cobos, jefe del equipo TEPiM explica: “La sensación al efectuar la primera parábola de microgravedad será algo que recordaremos toda nuestra vida y, lo que es más importante, la experiencia que ha supuesto todo el proyecto hay sido muy enriquecedora”.
 
Fly Your Thesis! 2016 - Equipo TEPiM

Control de fluidos con vibraciones
En ingravidez, los fluidos presentan un comportamiento muy distinto al que tienen en condiciones normales de gravedad. Por ejemplo, el chapoteo del combustible en los depósitos de las naves espaciales es un gran problema que aún no se ha resuelto. El equipo CFVib observó cómo se pueden controlar los fluidos en microgravedad usando vibraciones de alta frecuencia. Un primer vistazo a sus datos muestra resultados prometedores, pero también sorprendentes. “Desde la primera parábola hasta la final, la microgravedad y realizar nuestro experimento en el Zero-G han sido dos de las experiencias más maravillosas de nuestras vidas. ¡Ahora estamos deseando ver los resultados científicos!”, confiesa José Javier Fernández, jefe del equipo CFVib.
 
Fly Your Thesis! 2016 - Equipo CFVib
 
Remolcar satélites
Igual que los barcos y los coches se remolcan cuando tienen averías o se quedan sin combustible, es posible que algún día remolquemos satélites para sacarlos de órbita. Así, el equipo PoliTethers investigó cómo un cable tendido entre dos satélites se comportaría en ausencia de gravedad, así como los algoritmos y las estrategias de control más adecuadas para que un ‘remolcador espacial’ ejecute maniobras de ‘remolcado orbital’ de otros satélites.  El experimento ofreció resultados muy prometedores a primera vista, pero ahora comienza para el equipo el arduo trabajo de análisis de las imágenes 3D. “Las pocas horas pasadas en microgravedad han compensado con creces los esfuerzos y el duro trabajo de los estos últimos meses. Ha sido una experiencia excepcional e inolvidable para todo el equipo, tanto en lo personal como en lo profesional. El experimento ha sido un éxito: hemos recopilado un montón de datos. Los análisis preliminares muestran que el sistema de control es efectivo y robusto, pero también apuntan a un comportamientos de los cables distintos de los ensayos en tierra. Continuaremos con más análisis y publicaciones”, explica Riccardo Benvenuto, jefe del equipo Politethers.
 
Fly Your Thesis! 2016 - Equipo Politethers
 
Tormentas de arena en Marte
En la novela (y en la posterior película) ‘El marciano’, una tormenta de arena ponía en peligro una base humana en Marte.  Sabemos que se producen tormentas en el Planeta Rojo y que, en ocasiones, pueden llegar a cubrir una gran parte de su superficie. No obstante, nuestros actuales modelos sobre cómo se levanta el polvo predicen que las velocidades del viento y la presión atmosférica de Marte no son suficientes para que el polvo ascienda desde el suelo. El equipo Anemoi4 esperaba ser capaz de resolver esta contradicción con los resultados de este experimento, que funcionó a la perfección a bordo del avión. El equipo está muy satisfecho con su participación y los resultados. “Al desarrollar este experimento hemos aprendido y hemos avanzado mucho” —explica Maximilian Kruß, del equipo Anemoi4—. Más allá de su valor educativo, la sensación de ingravidez fue una experiencia única. Definitivamente, no me importaría repetir...” 
       
Fly Your Thesis! 2016 - Equipo Anemoi4
 
Fly Your Thesis! Un programa que merece la pena
Fly your Thesis! es un programa anual patrocinado por ESA Education dentro de los proyectos de práctica espacial de ESA Academy. Durante el programa, los estudiantes reciben valiosos consejos de expertos de la ESA, Novespace y la Asociación Europea para la Investigación en Baja Gravedad (ELGRA); además, tienen la extraordinaria oportunidad de llevar a cabo sus experimentos en condiciones de ingravidez a bordo de un vehículo puntero, el avión Zero-G de Novespace, junto a experimentos y equipos de investigadores profesionales. El programa permite a los participantes desarrollar importantes habilidades mediante actividades prácticas y gestionar proyectos, ganando así una enorme experiencia directa en el diseño, las pruebas y el trabajo con hardware y software,tanto en laboratorio como en condiciones de ingravidez.
Como consecuencia directa de las investigaciones llevadas a cabo durante campañas anteriores de Fly Your Thesis!, muchos estudiantes han sido capaces de presentar sus resultados en conferencias internacionales y publicar artículos en revistas científicas de renombre. El programa también ofrece oportunidades de conocer a expertos y trabajar con ellos. La experiencia obtenida constituye un complemento importante para el currículo de los estudiantes, lo que incrementa sus posibilidades de ser elegidos en futuras oportunidades profesionales.
ESA
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
ayabaca@gmail.com
ayabaca@hotmail.com
ayabaca@yahoo.com
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