El ballute (un acrónimo de globo y paracaídas ) es un dispositivo de frenado similar a un paracaídas optimizado para su uso a grandes altitudes y velocidades supersónicas .
La configuración ballute original fue inventada en 1958 [1] por la empresa Goodyear . La innovación pronto llamó la atención de otras organizaciones, incluida la NASA ; la agencia incorporó balutos al sistema de escape de la nave espacial Gemini . Posteriormente se ha utilizado ampliamente en el sector aeroespacial como medio para retardar el descenso de diversas cargas útiles, como secciones de cohetes y sondas atmosféricas. En las últimas décadas se han emitido varias propuestas relacionadas con balutos, por ejemplo para desorbitar/recuperar satélites de baja masa y programas de investigación interplanetaria.
El ballute es un dispositivo inflable que se utiliza para generar resistencia. [2] En términos de su configuración básica, es un globo en forma de cono, con una barrera toroidal (una estructura inflada destinada a asegurar la separación del flujo ) que se coloca alrededor de su punto más ancho. [3] La barrera burbujeante actúa para estabilizar la bola a medida que desacelera a través de diferentes regímenes de flujo, generalmente descendiendo de flujos más rápidos (incluso supersónicos) a velocidades subsónicas. [3] [4] El diseño del ballute, particularmente su forma de gota, lo hace más adecuado para desacelerar a velocidades extremas que un paracaídas convencional. [5]
Los balutos se pueden clasificar en tres configuraciones principales: balutos tipo capullo que encierran sus cargas útiles, balutos adosados que se fijan directamente a la base de sus cargas útiles y balutos remolcados que van detrás de sus cargas útiles. [2] El baluto isotensoide ha sido reconocido como la configuración estándar, aunque se han probado otras disposiciones. Se ha propuesto que los balutos podrían disponerse tanto en factores de forma toroidal apilada como de cono de tensión. [6] Algunas configuraciones de baluto están especializadas para ciertos propósitos o industrias, como el sector aeroespacial. [7] [8]
Al acoplar un baluto a un objeto lanzado desde el aire, como una bomba o una carga útil aeroespacial, debería (siempre que sea de tamaño suficiente y se haya desplegado correctamente) limitar su velocidad de descenso, minimizando potencialmente el daño a la carga útil en contacto con el suelo. [3] [9] Pueden generar una cantidad relativamente alta de resistencia para su masa, lo que los hace atractivos en escenarios de peso limitado típicos de las aplicaciones aeroespaciales. [2]
El inflado de un balón normalmente se logra mediante un generador de gas o forzando el ingreso de aire externo a la estructura mediante una disposición de entradas de aire de ariete. [3] El diseño del mecanismo de inflación es particularmente crítico para su aplicación exitosa; Si las entradas son demasiado pequeñas o pocas, la bola no mantendrá su forma y colapsará, mientras que un flujo de entrada excesivo probablemente produzca sobrepresión y aumente el riesgo de estallido. [5] En consecuencia, el balón debe diseñarse con precisión para ajustarse a las condiciones ambientales a las que va a estar expuesto; De manera similar, el despliegue debe realizarse con el mismo cuidado, por ejemplo con respecto al momento oportuno. Es probable que un despliegue inadecuado provoque fallas, ya que las fuerzas de desaceleración excesivas corren el riesgo de romper los puntos de fijación y rasgar la tela; enredarse es otro riesgo potencial. [5] [10]
El ballute se desarrolló originalmente en respuesta a la inestabilidad de los primeros paracaídas supersónicos, y resultó ser una alternativa atractiva. [2]
El ballute se ha utilizado en bombas en caída libre lanzadas desde un avión, ayudando a retardar y estabilizar el descenso. [2]
El ballute se ha utilizado ampliamente en la industria aeroespacial. [3] Uno de sus primeros usos en el sector fue como elemento del equipo de escape de lanzamiento de los astronautas a bordo de la nave espacial Gemini de la NASA ; [11] También se estaba utilizando para frenar el descenso de las Arcas , una de las primeras cohetes sonda estadounidenses , a mediados de la década de 1960. [12] Durante la década de 1960, la agencia realizó una investigación detallada sobre el ballute como sistema desacelerador aerodinámico en otros planetas, como Marte . [3]
En la película de 1984 2010: El año en que hacemos contacto , se utiliza una baluta en la nave espacial Leonov para protegerla de los efectos del calentamiento durante el frenado aerodinámico , lo que permite que la Leonov desacelere sin gastar combustible y establezca una órbita alrededor de la luna Io de Júpiter . [13]
En 2000, el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA estaba investigando el ballute, enfatizando su potencial para su uso tanto en operaciones de aerocaptura como de aerofrenado . [2] [14] Alrededor de ese mismo período, la Agencia Espacial Europea también estaba evaluando el uso de blindaje inflable como medio para facilitar el reingreso controlado de naves espaciales. [15]
Varias sondas atmosféricas interplanetarias propuestas han incorporado balutos; Para las misiones previstas a Venus , actuarán no sólo para controlar la entrada atmosférica sino también para proporcionar apoyo flotante a la carga útil del sensor. [2] [16] Los módulos de aterrizaje en Marte también pueden usar balutos durante la entrada atmosférica directa, mientras que los balutos estilo capullo también pueden adoptarse para vehículos de transferencia orbital en órbita alrededor de la Tierra . Se pueden utilizar balatas particularmente grandes con fines de aerocaptura planetaria en varios cuerpos planetarios alrededor del Sistema Solar . [2] Además, se han propuesto diseños ampliados que utilizan tecnología de baluto de cono de tensión inflable para desorbitar NanoSats y recuperar satélites de baja masa (<1,5 kg o 3,3 lb) de la órbita terrestre baja . [6] [17]
A principios de 2012, Armadillo Aerospace utilizó un baluto durante las pruebas de su cohete STIG-A. [18] [19] En febrero de 2015, la organización aeroespacial danesa sin fines de lucro Copenhagen Suborbitals se comprometió a probar un ballute para sus cohetes Nexø. [20] En abril de 2018, Elon Musk tuiteó que SpaceX recuperaría las segundas etapas del Falcon 9 con la ayuda de un "globo de fiesta gigante", [21] después de que la compañía comenzara a aterrizar las primeras etapas del cohete de forma rutinaria . Sin embargo, el plan fue cancelado. En agosto de 2019, Peter Beck , fundador y director ejecutivo de Rocket Lab , anunció que intentarían recuperar la etapa inferior de su cohete Electron utilizando un ballute para desaceleración supersónica, lo que permitiría que un helicóptero capturara la etapa en el aire. [22]
No tenemos suficiente combustible para reducir la velocidad, por lo que estamos a punto de utilizar una técnica llamada aerofrenado. La teoría es que entraremos en la capa exterior de la atmósfera de Júpiter utilizando lo que se llama una "balluta" como escudo. La atmósfera nos ralentizará y la gravedad de Júpiter se apoderará de nosotros y nos lanzará detrás del lado oscuro.