Aerobraking: una técnica crucial para la exploración espacial
Cuando se introduce la mano por la ventana de un coche en movimiento, se puede sentir una fuerza que actúa en contra, conocida como resistencia o drag. Esta fuerza es la razón por la que un vehículo tiende a reducir su velocidad cuando se retira el pie del acelerador. Sin embargo, esta resistencia no solo influye en automóviles; los ingenieros aeroespaciales están investigando cómo utilizarla en el espacio para mejorar la eficiencia del combustible en las misiones espaciales, reducir la generación de basura espacial y colocar sondas en órbitas alrededor de otros planetas. A pesar de que se suele pensar que el espacio es un vacío absoluto, la atmósfera terrestre se va volviendo más delgada con la altitud, pero todavía contiene suficiente aire para ejercer una fuerza de drag sobre las naves en órbita, incluso hasta unos 1,000 kilómetros de altitud.
El aerobraking es una técnica que permite modificar la órbita de una nave espacial minimizando el uso de su sistema de propulsión y combustible. Las naves que orbitan la Tierra lo hacen en dos tipos de órbitas: circulares y elípticas. En una órbita circular, la nave mantiene una distancia constante del centro de la Tierra y, por ende, su velocidad también es constante. En contraste, en una órbita elíptica, la distancia de la nave a la Tierra y su velocidad varían a medida que se desplaza. El punto más cercano en una órbita elíptica, donde el satélite se mueve más rápido, se denomina perigeo, mientras que el punto más alejado, donde se desplaza más lentamente, se llama apogeo. La idea principal del aerobraking es iniciar en una órbita circular grande y maniobrar a una órbita elíptica altamente estirada, de modo que el perigeo se sitúe en la parte densa de la atmósfera superior.
Durante la maniobra de aerobraking, la nave pasa por el punto más bajo de su órbita, donde el aire ejerce una fuerza de drag que reduce progresivamente la elongación de la órbita. Este efecto arrastra a la nave hacia una órbita circular más pequeña que la original. Aunque la primera maniobra que coloca a la nave en una órbita elíptica requiere el uso de propulsión y combustible, una vez en esta órbita, el drag atmosférico ralentiza la nave, permitiendo que se reduzca el consumo de combustible. Este proceso es irreversible; el aerobraking no puede aumentar el tamaño de una órbita, lo que implica que cualquier incremento en la órbita requiere de propulsión adicional. Esta técnica se ha utilizado en diversas misiones, como el caso del X-37B de la Fuerza Espacial de EE.UU., que demostró su agilidad al usar aerobraking en su séptima misión. Además, el aerobraking se emplea para desorbitar naves inoperativas, evitando así la generación de basura espacial al permitir que se desintegren en la atmósfera inferior.
