Simulando una misión lunar antes de que el cohete despegue
NASA ha detallado cómo su marco computacional de Lanzamiento, Ascenso y Aerodinámica de Vehículos (LAVA) jugó un papel crítico en el perfeccionamiento del entorno de lanzamiento para Artemis II — la primera misión tripulada de Artemis de la agencia, que enviará cuatro astronautas alrededor de la Luna. Utilizando datos recopilados del lanzamiento no tripulado de Artemis I en 2022, los ingenieros del Centro de Investigación Ames de NASA ejecutaron simulaciones que revelaron interacciones previamente desconocidas entre los penachos de escape del cohete del Sistema de Lanzamiento Espacial y el sistema de supresión de sonido del agua de la plataforma de lanzamiento.
Las simulaciones identificaron un efecto contraintuitivo: aunque el agua del sistema de supresión de sonido reduce efectivamente las ondas de presión acústica que podrían dañar el vehículo, los gases de escape del cohete pueden redirigir los chorros de agua de formas que crean aumentos de presión significativos en áreas específicas de la plataforma del lanzador móvil. Sin intervención, estos picos de presión podrían exceder las tolerancias estructurales de los componentes de la plataforma de lanzamiento.
Cómo funciona LAVA
El marco LAVA aborda la dinámica de fluidos computacional — el modelado matemático de cómo se comportan los gases y líquidos. En un lanzamiento de cohete, la física relevante es extraordinariamente compleja: los gases de escape supersónico salen de los motores a temperaturas superiores a 3.000 grados Celsius, interactúan con la trinchera de acero y el sistema de inundación de agua de la plataforma de lanzamiento, generan ondas de presión que se propagan hacia afuera a la velocidad del sonido e inducen mezcla turbulenta que requiere algoritmos especializados para simular con precisión.
Comparar simulaciones ejecutadas con y sin el sistema de supresión de sonido activo permitió a los ingenieros aislar sus efectos con precisión. El agua reduce significativamente la carga acústica general en el vehículo, pero la redistribución de presión causada por la interacción escape-agua identificó ubicaciones específicas en la plataforma del lanzador móvil donde se requería refuerzo o modificación de diseño.
De la simulación a la modificación del hardware
Los conocimientos de las simulaciones LAVA no fueron meramente académicos. Los ingenieros del Centro Espacial Kennedy utilizaron los resultados de simulación para rediseñar elementos específicos de la plataforma de lanzador móvil de Artemis II para manejar los aumentos de presión identificados. Esto representa una traducción directa del modelado computacional a la modificación de hardware físico que hará que la misión tripulada sea más segura.
El proceso ilustra por qué NASA invierte fuertemente en capacidad de simulación en lugar de depender enteramente de pruebas empíricas. Las pruebas físicas de lanzamientos de cohetes son enormemente costosas y limitadas en lo que se puede instrumentar; la simulación computacional permite a los ingenieros explorar miles de variaciones de parámetros, identificar casos extremos y comprender causas raíces de formas que los experimentos físicos no pueden.
Lanzamiento a la comunidad aeroespacial
NASA planea lanzar LAVA a la comunidad aeroespacial más amplia en las próximas semanas, extendiendo su utilidad más allá de los propios programas de NASA a empresas de lanzamiento comercial, fabricantes de aeronaves e investigadores académicos. La herramienta ya ha sido demostrada públicamente a través de seminarios organizados por la instalación de Supercomputación Avanzada de NASA.
Para proveedores de lanzamiento comercial que típicamente carecen de recursos para desarrollar internamente infraestructura de simulación equivalente, el acceso a LAVA representa una actualización de capacidad significativa. La herramienta podría acelerar cronogramas de desarrollo para vehículos de lanzamiento de próxima generación y reducir la frecuencia de costosas campañas de pruebas físicas al permitir predicciones previas a las pruebas más confiadas.
Este artículo se basa en informes de NASA. Lea el artículo original.
