Cohetes espaciales más baratos y eficientes

Los ingenieros del MIT están desarrollando un nuevo cohete que podría hacer que las maniobras de las naves espaciales fueran más seguras, eficientes y mucho menos costosas, una consideración de importancia creciente a medida que más empresas privadas comienzan a trabajar en el espacio.

El nuevo sistema, llamado Propulsor de Plasma Mini-Helicon, posee un tamaño menor que otros cohetes de estilo similar y emplea gases que son mucho más económicos que los convencionales propulsores. Como resultado, se podría reducir el consumo de combustible 10 veces más con respecto a los sistemas convencionales utilizados para las mismas aplicaciones, según indicaba Oleg Batishchev, ingeniero jefe del equipo de investigación en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT.

Los sistemas de propulsión que actualmente se utilizan para el mantenimiento de la órbita de un satélite, consiste en trasladarse de una órbita a otra, realizando las maniobras a través de reacciones químicas que ocurren a partir del combustible, liberando energía que propulsa el objeto en última instancia.

Aunque estos sistemas han llevado a los seres humanos a la luna y se utilizan regularmente en una gran variedad de otras aplicaciones, tienen ciertas limitaciones. Por ejemplo, los cohetes químicos son costosos debido a la gran cantidad de combustible que utilizan. Como resultado, los ingenieros han estado desarrollando alternativas no químicas de cohetes. En estos, una fuente externa de energía eléctrica se utiliza para acelerar el propulsor que proporciona el impulso para mover las naves a través del espacio.

Este es un terreno aún relativamente nuevo, y esos cohetes avanzados son un punto de estudio e investigación para el MIT a través de su Laboratorio de Propulsión Espacial (SPL). “El Mini-Helicon es un ejemplo interesante del tipo de propulsores que se pueden concebir utilizando energía eléctrica externa en lugar de sistemas cerrados en energía química. Otras investigaciones que el SPL está llevando a cabo es un nuevo sellado de propulsión y propulsores de electrosprays. Este campo tiende a atraer a los estudiantes con una fuerte base física, ya que se encuentra en la intersección de la física y la ingeniería, con amplio espacio para la invención”, según comentaba Manuel Martínez Sánchez, director del SPL y profesor en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica.

El Mini-Helicon es el primer cohete que funciona a partir de nitrógeno, el gas más abundante en nuestra atmósfera. “La idea principal es que un cohete pueda ser pequeño y sencillo, más económico para sus diversas aplicaciones”, decía Batishchev, quien señaló que el prototipo inicial cabe en una gran caja de zapatos.

Desde entonces, 12 estudiantes del MIT han trabajado en el Mini-Helicon, resultando en un doctorado y cuatro maestrías en tesis hasta la fecha. Batishchev observa, sin embargo, que puede tardar años antes de que la tecnología puede ser utilizada comercialmente, en parte debido a las políticas de certificación a través de la NASA y otras agencias.

El Mini-Helicon tiene tres partes, un tubo de cuarzo envuelto por una antena en espiral, con imanes en torno a ambos. El gas se bombea en el tubo de cuarzo, donde la frecuencia de radio para la transmisión de energía en la antena se convierte de gas en un plasma, o gas con carga eléctrica. Los imanes no sólo ayudan a producir el plasma, sino también limita, guía, y acelera a través del sistema. “El haz de plasma situado en el tubo es lo que nos da el impulso para propulsar el cohete”, decía Batishchev. Además, señaló que la velocidad de escape de los nuevos cohetes es alrededor de 10 veces superior a la velocidad de la media de cohetes químicos.

El trabajo continúa. Batishchev comentaba que el verano pasado, por diversión, su equipo construyó un cohete de plasma sobre la base de una botella de vidrio (un sustituto del tubo de cuarzo) y unas latas de aluminio (la antena de radio-frecuencia). Y… funcionó. “Esto demuestra que se trata de un robusto y sencillo diseño. Por lo tanto, en principio, incluso el diseño más simple podría ser desarrollado.

Más información: Massachusetts Institute of Technology