Espacio
Editorial de la Web de Innovación Tecnológica – 09/05/2024
Concepto del motor espacial aspirado que permitirá alcanzar naves espaciales en el límite entre la atmósfera y el espacio, y su prototipo en fase de pruebas de laboratorio.
[Imagem: University of Surrey]
Entre la atmósfera y el espacio
Ingenieros de la Universidad de Surrey en el Reino Unido están desarrollando una nueva forma de propulsar naves espaciales a órbitas terrestres extremadamente bajas utilizando, literalmente, aire fino como combustible.
Aunque los propulsores hipersónicos también aspiran aire atmosférico, su capacidad para volar a entre cinco y doce veces la velocidad del sonido depende de que lo hagan a alta presión, aprovechando su velocidad. Por eso necesitan un empujón inicial, normalmente proporcionado por un motor de cohete.
El concepto presentado ahora es diferente, aprovecha una tecnología utilizada en el espacio, pero llevándola casi a la atmósfera, donde puede aprovechar el aire muy enrarecido a altitudes muy elevadas, pero aún por debajo de las altitudes de los satélites artificiales de órbita baja. .
«Volar en órbitas de muy baja altitud tiene beneficios, como poder realizar observaciones de la Tierra a resoluciones mucho más altas que las que se ofrecen actualmente. Esto también podría significar telecomunicaciones más rápidas y abriría la puerta a nuevos descubrimientos científicos sobre las condiciones de la ionosfera. lo que podría ayudar a desarrollar modelos atmosféricos más precisos», afirmó el profesor Andrea Fabris.
La imagen inferior muestra la potencia del motor que se está probando con xenón (tono azul) y aire enrarecido (tono rojo).
[Imagem: Mansur Tisaev et al. – 10.1016/j.actaastro.2023.11.028]
Propulsión eléctrica aspirada
El aire enrarecido en órbitas de altitud extremadamente baja significa que se requiere un tipo diferente de diseño y propulsión de naves espaciales en comparación con el utilizado por las naves espaciales y los satélites que operan en el vacío de las órbitas terrestres bajas tradicionales.
La clave es capturar este aire atmosférico tan enrarecido y utilizarlo como propulsor de un propulsor eléctrico similar a los motores de inducción, que ya se han utilizado en innumerables misiones espaciales. La diferencia es que, en lugar de llevar propulsor (los motores únicos suelen utilizar el gas noble xenón como combustible), este nuevo motor híbrido «respira» aire ambiente, que se transforma en plasma mediante un propulsor eléctrico.
«Estamos desarrollando un cátodo, o neutralizador, para funcionar en propulsores electrostáticos que operan en el aire enrarecido que se encuentra en la órbita ultrabaja de la Tierra. Al recolectar y comprimir gases a esta altitud, podemos crear una corriente de propulsor que está ionizado (que es decir, convertido en una mezcla de partículas cargadas) y acelerado mediante combinaciones de campos eléctricos y magnéticos, aprovechando la energía eléctrica de los paneles solares», detalló el profesor Mansur Tisaev, miembro del equipo.
En este concepto, que el equipo llama «propulsión eléctrica aspirada», la nave espacial mantiene su altitud orbital mediante compensación de resistencia, eliminando la necesidad de almacenar propulsor a bordo. Esto significa que la vida útil de la misión no tiene por qué estar limitada por la capacidad de sus tanques, abaratando además su lanzamiento.
A la Agencia Espacial del Reino Unido le gustó la idea y ya ha aportado financiación para el desarrollo del nuevo concepto de propulsión eléctrica aspirada.
Artículo: Desarrollo y pruebas independientes del cátodo de plasma por microondas que respira aire (AMPCAT)
Autores: Mansur Tisaev, Burak Karadag, Eugenio Ferrato, Tommaso Andreussi, Andrea Lucca Fabris
Revista: Acta Astronáutica
Vol.: 214, págs.722-736
DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.11.028
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