Hipervelocidad

La hipervelocidad es una velocidad muy alta , aproximadamente superior a 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 impacto es muy pequeña en comparación con las tensiones inerciales . ^{[ 1 ]} Por lo tanto, los metales y los fluidos se comportan de manera similar bajo un impacto de hipervelocidad. Un impacto a hipervelocidad extrema produce la vaporización del impactador y del objetivo. Para 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 de hipervelocidad.

El término «hipervelocidad» se refiere a velocidades comprendidas entre unos pocos kilómetros por segundo y 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 ) pueden provocar desde una ligera degradación de componentes hasta la destrucción total de una nave espacial o un misil. Tanto el objeto impactante como la superficie que golpea pueden sufrir licuefacción temporal . El proceso de impacto puede generar descargas de plasma , que pueden interferir con la electrónica de la nave espacial.

La hipervelocidad suele ocurrir durante lluvias de meteoritos y reentradas en el espacio profundo, como las realizadas durante los programas Zond , Apolo y Luna . Dada la imprevisibilidad intrínseca del momento y las trayectorias de los meteoritos, las cápsulas espaciales son oportunidades privilegiadas para la 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 Genesis 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 pueden estudiarse examinando los resultados de colisiones naturales (entre micrometeoritos y naves espaciales , o entre meteoritos y cuerpos planetarios), o bien pueden realizarse en laboratorios. Actualmente, la herramienta principal para 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 a hipervelocidad se han integrado en armas, como los proyectiles penetrantes formados por explosión . La vaporización al impacto y la licuefacción de las superficies permiten que los proyectiles metálicos formados bajo fuerzas hiperveloces 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 de White Sands . ^{[ 2 ]} Los objetos de menos de 10 cm de diámetro no pueden ser detectados por radar. Esto ha impulsado a los diseñadores de naves espaciales a desarrollar escudos para proteger las naves espaciales 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 evolucionar la tecnología de escudos para mantenerse un paso adelante. En RHTL, cuatro cañones de gas ligero de dos etapas impulsan proyectiles de 0,05 a 22,2 mm (0,0020 a 0,8740 in) 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 ]} cuya definición exacta depende del arma en cuestión. En el caso de las armas pequeñas, una velocidad inicial de 5000  pies/s (1524  m/s) o superior se considera hipervelocidad, mientras que para los cañones de tanques la velocidad inicial debe alcanzar o superar los 3350 pies/s (1021,08 m/s) para ser considerada hipervelocidad, y el umbral para los cañones de artillería es de 3500 pies/s (1066,8 m/s). ^{[ 5 ]}    

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