Apagón de comunicación

La duración del apagón en la Tierra depende del ángulo de reingreso, cuanto más horizontal sea el reingreso, más prolongado será el apagón, debido a que la velocidad tardará más en salir de las condiciones de creación de plasma. Consulte Una estimación aproximada del tiempo de 'apagón' en las comunicaciones de reentrada (1962).

Esto ha sido visible para el reingreso del Apolo 13 :

Según el registro de la misión mantenido por Gene Kranz, el apagón de reingreso del Apolo 13 duró alrededor de 6 minutos [...] y fue 1 minuto 27 segundos más de lo previsto.

El apagón es un efecto secundario negativo de una elección de diseño: la nave espacial que vuelve a entrar se desacelera utilizando la resistencia pasiva de la atmósfera, en lugar de otros medios, porque este es el método más económico.

Al ser un vehículo con forma de cápsula , Orion experimenta un apagón de reingreso, aunque limitado , a menos de 2:30 mn para la primera prueba de vuelo:

A las 16:18 UTC, Orion se estrelló contra la atmósfera, comenzando a disminuir su velocidad de 32,000 kilómetros por hora. El plasma comenzó a acumularse alrededor del vehículo, lo que provocó un apagón de dos minutos y medio en las comunicaciones.

El apagón de reingreso sigue siendo un problema para los vehículos con forma de cápsula, tanto tripulados como no tripulados. Las muestras de la misión Génesis se perdieron porque el centro de control no tenía medios para forzar el despliegue del paracaídas, debido a un corte de comunicación, después de que el sensor interno no activara la secuencia automatizada correctamente.

La solución más hermosa para el apagón de reingreso podría ser usar la capa de plasma como antena. Un equipo de científicos afirmó haber encontrado una manera de hacer esto: Comunicación a través de vainas de plasma: Korotkevich, Newell, Zakharov .

Deseamos transmitir mensajes hacia y desde un vehículo hipersónico alrededor del cual se ha formado un páramo de plasma. Para la transmisión a larga distancia, la señal que transporta estos mensajes debe ser necesariamente de baja frecuencia, típicamente 2 GHz, para lo cual la cubierta de plasma es opaca. La idea es utilizar las propiedades del plasma para hacer que la cubierta de plasma parezca transparente.

Se ve bien en el papel, ahora necesita ser experimentado.

Otras soluciones : además de utilizar el túnel natural sin plasma creado por la forma del vehículo, se han investigado diferentes formas de reducir los efectos de la capa de plasma...

(Fuente: Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica )
...incluida la conformación aerodinámica, inyección de extinción, altas frecuencias de radio, alta potencia de transmisión y dispersión Raman. Uno de los métodos más prometedores es el método de la ventana magnética, en el que se utiliza un fuerte campo magnético de CC para permitir la propagación de ondas de radio a través de la capa de plasma.

El último método se puede mejorar agregando un campo eléctrico al campo magnético para reducir aún más la densidad de electrones. Tal combinación de campos se conoce como ExB.

Reducción de densidad de electrones ExB

La idea de usar campos cruzados para generar una llamada E$\times$B deriva del plasma y utiliza el corredor de baja densidad resultante para comunicarse. Velocidad de deriva según la ecuación de Chen:

$\mathbf{V}d=\frac{\mathbf{E} \times \mathbf{B}}{B^2}$

La simulación da los siguientes resultados:

(Fuente: AIAA)
Para el apagón de comunicación de banda S, la capa ExB con un campo magnético de 0,3 T proporciona una reducción de densidad de plasma suficiente para permitir la comunicación a través de la capa de plasma. La capa ExB con potencial de 0.5 T y -1000 V muestra la posibilidad de comunicación a través de la capa de plasma para la banda L y frecuencia GPS. La capa ExB aplicada proporciona otro efecto además de la manipulación de la densidad del plasma.

Para una presentación extensa de la técnica, ver también: Manipulación de la capa de plasma para la mitigación del apagón de reingreso - Min Kwan Kim.

Esta técnica se demostró en el Experimento de reentrada orbital (OREX)