Alteraciones en el cambio climático

Científicos de Airbus, DLR y BTU en la sala limpia de Airbus Defense and Space (ADS) en Friedrichshafen frente a las piezas de hardware del experimento AtmoFlow. Del equipo del BTU: Dr. Peter Szabo (tercero desde la izquierda), Simon Kühne (cuarto desde la izquierda), Dr. Vadim Travnikov (sexto desde la izquierda), Peter Haun (sexto desde la derecha), Prof. Christoph Egbers (quinto desde la derecha) y Yann Gaillard-Röpke (cuarto desde la derecha). (Foto: ADS/Dr. Astrid Adrian)

Con un experimento único, que solo puede realizarse en ingravidez, los investigadores de la BTU quieren estudiar los efectos del calentamiento global en las capas polares de la Tierra y los cambios asociados en las corrientes de aire y mar.

En febrero de 2024, comenzó la segunda fase del proyecto del DLR «AtmoFlow». AtmoFlow se refiere a las investigaciones científicas de la convección en un sistema de esfera, que es análogo a los campos de flujo planetarios», explica el Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, quien lidera el proyecto. El período de financiación abarca tres años y una suma de aproximadamente 680.000 euros.

Investigación de flujo de la BTU por tercera vez en el espacio

Con AtmoFlow, ya por tercera vez, un experimento en la estación espacial coordinado científicamente y tecnológicamente por la BTU será enviado a órbita. Los experimentos predecesores GeoFlow I (2008-2009) y GeoFlow II (2011-2018) ya fueron preparados y realizados con mucho éxito desde Cottbus. El Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers, titular de la cátedra de Aerodinámica y Mecánica de Fluidos de la BTU y director de los tres proyectos, explica con entusiasmo: «Esto es algo muy especial. Apenas hay otra universidad alemana que haya participado en tantos experimentos en estaciones espaciales durante más de 20 años». Esto también incluye numerosos experimentos terrestres complementarios, vuelos parabólicos y vuelos en cohetes de investigación, en los que predomina la ingravidez durante cortos períodos. Con el nuevo proyecto del DLR, se financian tres plazas adicionales para científicos y científicas.

Miniatura de la Tierra en la ISS

El objetivo principal del experimento Atmospherical Flow (AtmoFlow) es investigar las corrientes atmosféricas convectivas en la cavidad esférica. Este tipo de experimentos en cavidades esféricas son muy comunes en las disciplinas de geofísica, astrofísica y, especialmente, en la investigación atmosférica, y son de gran importancia. La particularidad de la técnica de la BTU es su geometría esférica, en contraste con otros experimentos frecuentemente planares y cartesianas.

En AtmoFlow, se estudiarán las corrientes en geometría esférica bajo la influencia de un campo de fuerza central («miniatura de la Tierra»), sometidas a condiciones de frontera similares a las atmosféricas. Esta configuración experimental no puede realizarse en la Tierra, ya que su campo gravitacional superpone el campo de fuerza artificial del modelo. Sin embargo, en condiciones de microgravedad, es decir, en ingravidez aproximada, el campo de fuerza del modelo puede simular la convección — corrientes similares a las que ocurren en la atmósfera terrestre, en los océanos mundiales o en el manto de magma.

Paralelamente y de forma complementaria, el Dr.-Ing. Vadim Travnikov, científico del equipo del Prof. Egbers, ha estado desarrollando desde enero de 2024, en el marco de un proyecto financiado por la DFG, un modelo CFD hidrodinámico (Dinámica de Fluidos Computacional). Este modelo de flujo debe describir las formas de las corrientes atmosféricas de la Tierra y su interacción. Con ayuda de un análisis de estabilidad, el investigador obtiene información sobre el estado de una corriente. De esta manera, puede determinar si una inestabilidad inicia la transición a un flujo turbulento, que en la atmósfera terrestre se manifiesta, por ejemplo, en un huracán. «Nos interesa cómo cambian las corrientes con el cambio climático en todo el mundo», dice el científico. «Con este conocimiento, los meteorólogos pueden predecir con mayor precisión el clima local». Los resultados de estas investigaciones se integran en el proyecto AtmoFlow para estudiar las corrientes atmosféricas planetarias en la Estación Espacial Internacional (ISS).

Según el estado actual, el vuelo a la ISS está planeado para 2026 o 2027

El objetivo del proyecto de la BTU es establecer un modelo de simulación que calcule los procesos de convección atmosférica basándose en los datos del modelo de cavidad esférica. Mediante la modificación de las condiciones de frontera — como temperaturas más altas en los polos norte y sur —, este modelo también puede simular los efectos del cambio climático en los procesos de flujo y estimar posibles consecuencias. El equipo sigue formado por el Dr. Peter Szabo, M.Sc. Peter Haun, M.Sc. Yaraslau Sliavin y M.Sc. Yann Gaillard-Röpke.

Contexto

Rusia, EE. UU., Japón y Europa operan conjuntamente la ISS y sus módulos de investigación al menos hasta 2030. Solo desde Alemania, se realizan entre 40 y 50 experimentos de diversas disciplinas y centros en la ingravidez de la estación espacial.