¿Por qué son blancas la mayoría de las naves espaciales (si no es que todas)?

Curiosidades
hace 6 meses

Otro cohete despega de la plataforma de lanzamiento y se dirige a la Estación Espacial Internacional. Para llevar la carga útil hasta ahí, habría que pagar unos 18 000 dólares por cada kilo. ¡Imagínate gastar esa cantidad de dinero en solo 3 plátanos! Así que el peso de este y de la propia nave espacial se calcula literalmente hasta cada perno y cada gramo. Pero los ingenieros normalmente usan unos 272 kg de pintura blanca para recubrirlo. Eso es 10 800 000 dólares. Veamos. Podrías comprar una goleta de tres mástiles, un Bugatti Veyron bañado en oro, o un ático en Manhattan, tal vez dos de ellos, por este dinero. ¡O tal vez incluso una isla privada! Bueno, una pequeña.

Pero los ingenieros tienen que pintar los cohetes de blanco para que no se conviertan en hornos voladores. Imagínate sentado en un carro negro en un estacionamiento a mediodía en verano. El aire acondicionado está apagado. En un par de minutos empezarás a sentirte incómodo. Pero si tu auto es blanco, se calentará más lentamente. Todo tiene que ver con la reflectividad del material. Cuando los rayos del sol tocan una superficie negra, son absorbidos. Como resultado, todo lo que está debajo de esta se calienta. Pero cuando llegan a una superficie blanca, se reflejan. Esta absorbe mucho menos calor. Por eso, en verano tienes más calor con una camiseta negra que con una blanca. También te ves más ardiente, ja, ja, pero me estoy desviando del tema.

Pero las naves espaciales vuelan en el espacio. Y la temperatura ahí es de unos −270 °С. Y el espacio también es un vacío. Eso significa que no hay partículas de aire que puedan transferir calor ahí. Por lo tanto, nada bloquea los rayos del sol e impide que estos calienten la superficie del cohete hasta temperaturas delirantes. Si este fuera negro, absorbería todos esos rayos y los astronautas se sentirían como un pollo en un horno. Además de calor, el Sol emite radiación. El campo magnético y la atmósfera de la Tierra nos protegen de su efecto destructivo. Pero en el espacio no existe ese escudo. Así que la pintura blanca de la superficie de las naves espaciales también protege a los astronautas de esta.

Los trajes espaciales son blancos por la misma razón. También lo es la propia Estación Espacial Internacional. En la Tierra, la mayoría de los aviones están pintados de blanco. Pero incluso con pintura blanca en los paneles, una nave espacial puede calentarse demasiado. Y su otra cara, donde no llegan los rayos del sol, se enfriará mucho. Al fin y al cabo, el espacio es MUY frío. Así que los ingenieros idearon una forma inteligente de transferir el calor del lado soleado de la nave espacial a su lado “oscuro”. Hay tubos debajo de los paneles. Están llenos de amoníaco. Este se evapora tras absorber el calor de la superficie. Luego transporta este calor al lado más frío de la nave espacial. Ahí cede el calor y vuelve a su forma líquida. Después, el amoníaco vuelve al lado iluminado de la nave espacial.

La segunda razón por la que pintamos las naves espaciales de blanco es que el espacio es negro. Y si fuera de negro o cualquier otro color, no se podría ver. Esto dificultaría el acoplamiento de las naves espaciales entre sí o con la ISS. Pero una blanca es perfectamente visible sobre el fondo negro del espacio. La tercera razón es que se puede ver hasta el más mínimo daño en una nave espacial si está pintada de blanco. Mucho antes del lanzamiento, esta se ensambla en un hangar con decenas de piezas diferentes. Luego se lleva a la plataforma de lanzamiento. Y si algo salió mal en ese proceso, se verá cualquier arañazo o grieta en el panel blanco. O, si alguna pieza tiene una fuga, se notará rápidamente una mancha en la superficie blanca.

Pero no solo la superficie de las naves espaciales y de la EEI se pinta de blanco. El interior también lo es. Si miras las fotos de los astronautas en la Estación Espacial Internacional, verás que la mayor parte del interior es blanco o beige. De nuevo, se trata de la reflectividad de este color. La energía eléctrica es un recurso importante en la EEI. Todos los focos y los led deben usarse de forma económica. Y las superficies blancas reflejan eficazmente la luz de las bombillas en toda la estación. De esta manera, no está oscuro ahí incluso sin muchos dispositivos de iluminación.

Y este es el Saturno V. El cohete lunar americano de los años 70. Es el más grande, potente y pesado de carga útil que se ha fabricado. Y no es completamente blanco. Y lo que es más interesante, sus partes blancas están pintadas así para protegerse del abrasador sol de Florida en la plataforma de lanzamiento. Pero también se pueden ver rayas negras por todo el cuerpo del cohete. Gracias a estas, las cámaras en tierra pueden determinar su velocidad de rotación. La cuestión es que en el momento del lanzamiento, el cohete gira exactamente igual que una flecha lanzada con un arco. Esto le ayuda a ser más estable durante el vuelo. Cuando el cohete se lanza y empieza a girar, todas las cámaras de video apuntan hacia él. Cuando los expertos ven el video del lanzamiento, analizan cada fotograma y prestan atención a cómo se mueven las franjas negras. De este modo, pueden calcular su velocidad de rotación.

Ahora echemos un vistazo al transbordador espacial. Siempre se podía reconocer por el enorme tanque naranja unido a la nave espacial. Contenía oxígeno líquido e hidrógeno para propulsarlo en órbita. Y era naranja porque estaba cubierto de espuma aislante. El oxígeno y el hidrógeno solo pueden estar en estado líquido a temperaturas extremadamente bajas y bajo alta presión. Así que los ingenieros trataron de proteger el combustible del sobrecalentamiento con este aislamiento.

Pero originalmente, este tanque también era blanco. La razón era la misma: reflejar los rayos del sol. Pero más tarde, los ingenieros decidieron que el aislamiento de espuma sería suficiente, y se eliminó la capa de pintura. Así consiguieron ahorrar unos 272 kg de peso y llevar más carga útil al espacio. ¡Y estos son casi 272 l de agua o 900 hamburguesas grandes! Guau, ¿cómo llegó eso a bordo? Curiosamente, el propio transbordador espacial no era completamente blanco. Tenía un fondo negro. Eso es para soportar el calor extremo de la reentrada en la atmósfera terrestre. Cuando el transbordador espacial completaba su misión en el espacio, comenzaba a descender. A la altura de, digamos, unos 121 km viajaba a 25 veces la velocidad del sonido.

Cuando el transbordador espacial volvía a entrar en la atmósfera, chocaba literalmente con las partículas de aire y comenzaba a frenar. En ese momento, su parte inferior se calentaba debido a la fricción con el aire. Intenta frotar las palmas de las manos. Se calientan. Lo mismo ocurrió con la parte inferior de este. Solo que se calentaba hasta los 1260 °С. En comparación, la temperatura de una sartén caliente es unas 6 veces menor. Solo tócala y ve, ¡no lo hagas! Por eso los ingenieros tuvieron que proteger la parte inferior del transbordador espacial del sobrecalentamiento con unas baldosas negras especiales. Se llaman HRSI, que significa High-Temperature Reusable Surface Insulation, por sus siglas en inglés. Es un nombre pegadizo. Están hechas de silicona porosa, lo que significa que son muy ligeras, pero pueden soportar temperaturas extremas.

Pero cuando se trate de nuevos cohetes, no tendremos que preocuparnos de pintarlos de blanco ni de protegerlos con tejas. Construiremos nuevos cohetes y naves espaciales con acero inoxidable porque es más fácil, barato y rápido. Por ejemplo, la nave espacial de SpaceX. Esta cosa será capaz de llevar a la gente a la Luna. Y en el futuro, incluso a Marte. Y está hecha de acero inoxidable. Un kilogramo de fibra de carbono, que se usa en las naves espaciales convencionales, cuesta alrededor de 200 dólares. Pero la misma cantidad de acero inoxidable cuesta unos 3 dólares. Y como el peso de la nave y el propulsor es de unas 300 toneladas. La diferencia es enorme.

Además, el acero inoxidable refleja muy bien los rayos del sol. Aunque sea oscuro, es brillante. Así que la nave no se sobrecalentará. Además, este material soporta muy bien las bajas temperaturas. Así que no se deformará en el frío espacio. Y para evitar que la nave se sobrecaliente en la reentrada, sus paneles están diseñados como un sándwich. Hay una capa exterior de acero, luego una de aire, y una interior de acero. Algo así como una Oreo. El aire actúa como aislante térmico.

Entonces, la nave estelar con gente a bordo se une al propulsor en la plataforma de lanzamiento. ¡Encendido! El propulsor ayuda a la nave a escapar de la gravedad de la Tierra, y luego se desacopla. En tal punto, la nave estelar enciende sus motores y entra en órbita. En este momento, ha usado casi todo su combustible. Mientras tanto, el propulsor vuelve a entrar en la atmósfera y realiza un aterrizaje suave. Se acopla a una nave de reabastecimiento. ¡Encendido! El propulsor se lanza de nuevo, pone la nave en órbita y regresa a la Tierra.

La nave de reabastecimiento se acopla a la nave estelar y repone su suministro de combustible. También transfiere la carga a esta. Luego, se desacopla y regresa a la Tierra para su siguiente misión. Al mismo tiempo, la Starship enciende sus motores de viaje espacial y se dirige a su destino. El viaje a Marte durará unos siete meses. SpaceX también tiene previsto utilizarla para viajar por la Tierra. Los lanzamientos pueden realizarse desde plataformas acuáticas cercanas a las grandes ciudades. El viaje al otro lado de nuestro planeta no durará más de 1 hora.

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