La hipervelocidad es una velocidad muy alta , aproximadamente más de 3000 metros por segundo (11 000 km/h, 6700 mph, 10 000 ft/s o Mach 8,8). En particular, la hipervelocidad es una velocidad tan alta que la resistencia de los materiales al impactar es muy pequeña en comparación con las tensiones inerciales . [1] Por lo tanto, los metales y los fluidos se comportan de la misma manera bajo un impacto a hipervelocidad. Un impacto a hipervelocidad extrema da como resultado la vaporización del impactador y el objetivo. Para los metales estructurales, la hipervelocidad generalmente se considera superior a 2500 m/s (5600 mph, 9000 km/h, 8200 ft/s o Mach 7,3). Los cráteres de meteoritos también son ejemplos de impactos a hipervelocidad.
El término "hipervelocidad" se refiere a velocidades en el rango de unos pocos kilómetros por segundo a algunas decenas de kilómetros por segundo. Esto es especialmente relevante en el campo de la exploración espacial y el uso militar del espacio, donde los impactos a hipervelocidad (por ejemplo, por desechos espaciales o un proyectil atacante ) pueden dar como resultado cualquier cosa, desde una degradación menor de los componentes hasta la destrucción completa de una nave espacial o un misil. El impactador, así como la superficie que golpea, pueden sufrir una licuefacción temporal . El proceso de impacto puede generar descargas de plasma , que pueden interferir con la electrónica de la nave espacial.
La hipervelocidad suele producirse durante las lluvias de meteoritos y las reentradas al espacio profundo, como las que se llevaron a cabo durante los programas Zond , Apollo y Luna . Dada la imprevisibilidad intrínseca de los tiempos y las trayectorias de los meteoritos, las cápsulas espaciales son oportunidades de recopilación de datos privilegiadas para el estudio de materiales de protección térmica a hipervelocidad (en este contexto, la hipervelocidad se define como mayor que la velocidad de escape ). Dada la rareza de tales oportunidades de observación desde la década de 1970, las reentradas de la cápsula de retorno de muestras (SRC) Genesis y Stardust , así como la reciente reentrada de la SRC Hayabusa , han generado campañas de observación, sobre todo en el Centro de Investigación Ames de la NASA .
Las colisiones a hipervelocidad se pueden estudiar examinando los resultados de colisiones que ocurren de forma natural (entre micrometeoritos y naves espaciales , o entre meteoritos y cuerpos planetarios), o se pueden realizar en laboratorios. Actualmente, la herramienta principal para los experimentos de laboratorio es un cañón de gas ligero , pero algunos experimentos han utilizado motores lineales para acelerar proyectiles a hipervelocidad. Las propiedades de los metales bajo hipervelocidad se han integrado con armas, como el penetrador formado explosivamente . La vaporización tras el impacto y la licuefacción de las superficies permiten que los proyectiles metálicos formados bajo fuerzas de hipervelocidad penetren el blindaje de los vehículos mejor que las balas convencionales.
La NASA estudia los efectos de los desechos orbitales simulados en el Laboratorio de Pruebas de Hipervelocidad Remota (RHTL) de la Instalación de Pruebas White Sands . [2] Los objetos más pequeños que una pelota de béisbol no pueden detectarse en el radar. Esto ha llevado a los diseñadores de naves espaciales a desarrollar escudos para protegerlas de colisiones inevitables. En el RHTL, se simulan impactos de micrometeoroides y desechos orbitales (MMOD) en los componentes y escudos de las naves espaciales, lo que permite a los diseñadores probar las amenazas que plantea el creciente entorno de desechos orbitales y desarrollar la tecnología de escudos para mantenerse un paso por delante. En el RHTL, cuatro cañones de gas ligero de dos etapas propulsan proyectiles de 0,05 a 22,2 mm (0,0020 a 0,8740 pulgadas) de diámetro a velocidades tan rápidas como 8,5 km/s (5,3 mi/s).
Según el Ejército de los Estados Unidos , la hipervelocidad también puede referirse a la velocidad inicial de un sistema de armas, [4] y la definición exacta depende del arma en cuestión. Cuando se habla de armas pequeñas, una velocidad inicial de 5000 pies/s (1524 m/s) o más se considera hipervelocidad, mientras que para los cañones de tanques la velocidad inicial debe ser igual o superior a 3350 pies/s (1021,08 m/s) para considerarse hipervelocidad, y el umbral para los cañones de artillería es de 3500 pies/s (1066,8 m/s). [5]