La hipervelocidad es una velocidad muy alta , aproximadamente más de 3.000 metros por segundo (11.000 km/h, 6.700 mph, 10.000 pies/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 de inercia . [1] Por lo tanto, los metales y los fluidos se comportan de manera similar bajo un impacto a hipervelocidad. Un impacto bajo hipervelocidad extrema da como resultado la vaporización del impactador y el objetivo. Para los metales estructurales, generalmente se considera que la hipervelocidad es superior a 2500 m/s (5600 mph, 9000 km/h, 8200 pies/s o Mach 7,3). Los cráteres de meteoritos también son ejemplos de impactos a hipervelocidad.
El término "hipervelocidad" se refiere a velocidades que van desde unos pocos kilómetros por segundo hasta 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 provocar cualquier cosa, desde la degradación de componentes menores hasta la destrucción completa de una nave espacial o un misil. El impactador, así como la superficie que impacta, puede 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 se llevó a cabo durante los programas Zond , Apollo y Luna . Dada la imprevisibilidad intrínseca del momento y las trayectorias de los meteoros, las cápsulas espaciales son excelentes oportunidades de recopilación de datos 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) de Génesis y Stardust , así como la reciente reentrada de la SRC de 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 naturalmente (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 una pistola 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 los penetradores formados explosivamente . La vaporización tras el impacto y la licuación 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 White Sands Test Facility . [2] Los objetos más pequeños que una pelota de softbol no pueden detectarse en el radar. Esto ha llevado a los diseñadores de naves espaciales a desarrollar escudos para protegerlas de colisiones inevitables. En RHTL, se simulan impactos de micrometeoritos y desechos orbitales (MMOD) en componentes y escudos de 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 estar un paso por delante. En 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 de hasta 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 igualar o exceder 3350 pies/s (1021,08 m/s) para considerarse hipervelocidad. y el umbral para los cañones de artillería es 3500 pies/s (1066,8 m/s). [5]