✨︎ Resumen (TL;DR):
- La Tokyo Metropolitan University reemplazó un imán permanente por un electroimán pulsado dentro de modelos de nave de 20 milímetros.
- Los campos de 1.24 y 1.58 teslas engrosaron la capa luminosa de plasma 15.7% y 16.2%.
- El montaje es un banco de pruebas. Su pulso dura cerca de 1 milisegundo y no funciona como escudo térmico de una reentrada real.
La Tokyo Metropolitan University probó un electroimán pulsado dentro de modelos de nave de 20 milímetros mientras ondas de choque de más de 7 kilómetros por segundo los golpeaban. El campo alcanzó 1.58 teslas y engrosó hasta 16.2% la capa luminosa de plasma, para estudiar si el aerofrenado magnetohidrodinámico puede aumentar la resistencia de una nave. El resultado demuestra una herramienta de laboratorio ajustable, no un escudo térmico listo para una reentrada real.
El plasma puede ayudar a frenar una nave
Una nave que vuelve de órbita llega con una gran carga de energía cinética. La atmósfera debe retirar casi toda esa energía de golpe. El aire que cruza la onda de choque se comprime y se calienta a varios miles de grados, hasta arrancar electrones de los átomos.
El aerofrenado magnetohidrodinámico es un método de frenado que usa un campo magnético para alejar de la superficie el plasma caliente generado por la onda de choque.
Ese gas parcialmente ionizado conduce electricidad. Cuando atraviesa un campo magnético, experimenta una fuerza de Lorentz. Si el plasma más caliente queda más lejos de la estructura, llega menos calor a la nave. Al mismo tiempo, una capa de plasma más gruesa ofrece mayor resistencia aerodinámica y ayuda a frenar el vehículo.
Los sistemas actuales resuelven el calentamiento con materiales. Las losetas cerámicas aíslan y radian calor, mientras que los materiales ablativos se carbonizan y se evaporan para llevarse parte de la energía. Funcionan desde hace décadas, pero añaden peso, se desgastan, encarecen cada vuelo y obligan a realizar inspecciones largas entre misiones.
El objetivo de esta línea de trabajo es sustituir parte del escudo térmico por un campo magnético y aligerar las naves reutilizables. La prueba japonesa todavía no demuestra ese reemplazo.
Una bobina sustituye al imán permanente
Recrear el fenómeno en tierra exige resolver un problema de tiempo. Un tubo de expansión hipersónico ofrece condiciones útiles durante decenas de microsegundos: la onda llega, envuelve el modelo y se aleja.
Los experimentos previos utilizaban un imán permanente de neodimio dentro del modelo. Ese imán rondaba los 0.8 teslas, pero imponía siempre la misma intensidad y la misma geometría del campo.
El grupo dirigido por el profesor asociado Kohei Shimamura sustituyó el imán por una bobina de núcleo de aire conectada a una pulse forming network. Este circuito acumula energía y la libera como un pico de corriente sincronizado con la llegada de la onda de choque.
La red incorporó 7 etapas de capacitores e inductores, entregó cerca de 1 kiloamperio y produjo un pulso de alrededor de 1 milisegundo, bastante más largo que la ventana útil del ensayo. Sensores de presión detectaron la onda que se acercaba y dispararon el pulso para que el campo alcanzara su máximo cuando se formaba el plasma.
Dos geometrías, dos campos ajustables
Los investigadores fabricaron dos modelos de nave de 20 milímetros de ancho, cada uno con una nariz distinta. También diseñaron una bobina específica para cada geometría:
- El primer modelo usó una bobina de 49 vueltas y 12 milímetros de diámetro. El campo llegó a 1.24 teslas.
- El segundo modelo usó una bobina de 54 vueltas y 4.5 milímetros de diámetro. El campo alcanzó 1.58 teslas.
El trabajo reportó esas intensidades como aproximadamente 1.7 y 2.1 veces, respectivamente, el campo del imán esférico de neodimio usado como referencia, que rondaba los 0.8 teslas.
Una cámara de alta velocidad registró a 200,000 cuadros por segundo la luz emitida por el gas caliente. Al comparar cada modelo con el campo magnético encendido y apagado, el equipo observó un engrosamiento de la capa luminosa de plasma de 15.7% en el primer caso y 16.2% en el segundo.
El 16% no equivale a calor ahorrado
La duración de los ensayos impuso un límite claro. El equipo solo pudo hacer comparaciones cualitativas sobre protección térmica. No midió cuánto calor dejó de entrar a un escudo real.
El sistema pulsado tampoco está diseñado para volar. Su arquitectura responde a los túneles de impulso en tierra y no puede mantener un campo durante todo un descenso atmosférico. Que las bobinas no necesiten refrigeración es una ventaja de un pulso tan breve, no una característica que pueda trasladarse directamente a una nave.
La espectroscopía sí aportó una medición relacionada con el mecanismo. En el segundo modelo detectó un aumento marcado de la emisión de nitrógeno entre unos 420 y 460 nanómetros, una banda sensible a la temperatura de los electrones.
Ese dato admite dos interpretaciones: los electrones pudieron calentarse más o pudo expandirse la región donde ya estaban calientes. El experimento no permite elegir entre esas dos explicaciones.
La ganancia está en controlar la forma del campo
La utilidad práctica del banco está en convertir la geometría magnética en una variable de diseño. Antes, cada modelo quedaba atado a la intensidad y la forma que imponía un solo imán permanente.
Con bobinas hechas a la medida, el equipo puede comparar de forma sistemática qué configuración conviene para cada forma de vehículo. El comunicado de la universidad presenta esa capacidad como un paso hacia ensayos con vehículos de reentrada reales.
El artículo, firmado por Takeaki Muramatsu, Kohei Shimamura, Akira Kakami e Hiroshi Katsurayama, apareció en línea en el Journal of Spacecraft and Rockets el 23 de julio de 2026, más de un mes antes de que el comunicado universitario circulara el 29 de agosto de 2026. El estudio recibió apoyo de las becas KAKENHI 21KK0078 y 26KJ1885 de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia.
Europa midió reducción de calor con otro sistema
El proyecto europeo MEESST, financiado por Horizonte 2020 y coordinado por KU Leuven, cerró en septiembre de 2024 después de construir una sonda con un imán superconductor de alta temperatura, refrigerado criogénicamente. El equipo probó esa sonda en condiciones representativas de una reentrada.
El resumen de resultados de CORDIS reportó una atenuación del flujo térmico de hasta 40% durante un retorno lunar de 60 megajulios por kilogramo. En el escenario de mayor energía, de 80 megajulios por kilogramo, la reducción llegó hasta 80%. La intensidad máxima del campo alcanzó 0.67 teslas en la superficie de la sonda.
Las cifras no son directamente comparables. MEESST midió la reducción de calor en instalaciones de plasma con un imán capaz de operar de forma continua. El experimento japonés midió el desplazamiento de la capa luminosa en un tubo de expansión, con un campo que duró cerca de un milisegundo. Son pruebas distintas dentro del mismo problema.
El equipo de MEESST, con Andrea Lani como coordinador, trabaja en escalar su sistema a un vuelo real y busca apoyo para una demostración de reentrada en órbita baja, según el resumen de resultados de CORDIS.
El banco japonés deja que el ingeniero fije la intensidad y la forma del campo antes de cada disparo, en lugar de aceptar las características de un imán permanente. El siguiente paso que plantea el comunicado es llevar esas configuraciones a ensayos con vehículos de reentrada reales. Por ahora, el 16.2% describe el engrosamiento de una capa luminosa alrededor de un modelo de 20 milímetros durante un pulso de cerca de 1 milisegundo, no el calor que una nave dejaría de recibir durante un descenso.
