Nuevo concepto central para el escudo de impacto de hipervelocidad.

Las soluciones clásicas para el blindaje de escombros de naves espaciales son ensamblajes voluminosos e ineficientes de masa como escudos Whipple, escudos Whipple rellenos o escudos multichoque, que solo se utilizan en naves espaciales grandes. Las nuevas aplicaciones espaciales como los cubesats, con espacio limitado y misiones científicas como COMET INTERCEPTOR, con requisitos de impacto muy estrictos, necesitan enfoques más eficientes. La fabricación aditiva podría allanar el camino para una nueva generación de blindaje.

En el marco del GSTP AM4ALL, CITD Engineering & Technologies, Centro Avanzado de Tecnologías Aeroespaciales (CATEC) y Elecnor Deimos, han investigado las posibilidades de una nueva generación de núcleo sándwich AM capaz de proteger las estructuras espaciales contra los impactos de partículas pequeñas. Las retillas, los giroides y otras geometrías se han anoizado desde diferentes perspectivas: viabilidad de fabricación y montaje, así como rendimiento de blindaje. El objetivo de esta investigación es reducir el volumen y la masa generales del escudo clásico aumentando las capacidades de absorción de energía de las estructuras sandwich.

Los estudios iniciales se han centrado en partículas de hielo de menos de 30 mm de diámetro y en el núcleo metálico de Scalmalloy fabricado con tecnología PBLF (Powder Bed Laser Fusion). Se han fabricado y probado los cupones con las configuraciones seleccionadas. La eficacia del escudo se basa no solo en las propiedades del material, sino también en las capacidades de fragmentación y dispersión de las geometrías; es por eso que el impactor en las pruebas está hecho de poliamida 12, un polímero que también mostrará un patrón de fragmentación similar a las partículas de hielo. Incluso cuando la velocidad máxima de prueba es de 650 m/s, el tamaño y la densidad del impactador son mayores para aumentar la energía en el impacto. El tamaño de las células centrales también aumenta con el objetivo de reproducir la relación diámetro célula/partícula en el caso de uso.

Los resultados mostrados por la prueba son muy prometedores, aunque se necesita más investigación para resolver diferentes incertidumbres, como el efecto de la hipervelocidad, el montaje e integración del núcleo AM, los tratamientos de superficies y materiales con el objetivo de aumentar la ductilidad... etc.

Gracias a la creciente comunidad en torno a los impactos de hipervelocidad liderados por la Agencia Espacial Europea - ESA y Tiziana Cardone por sus nuevos conocimientos y contribuciones. Estamos dispuestos a implementarlos y compartiremos nuestros hallazgos con todos ustedes en el próximo congreso de ECSSMET.

Gracias también a: Lidia H., Marta García-Cosío, Andrés Caparrós Quero, Fernando Lasagni, Antonio Periñán, Pablo Morillo González, Andrew Norman, José Luis García Sacristán, Jorge López-Puente