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MISIONES ESPACIALES

Un motor iónico para ir a Marte

Un propulsor experimental desarrollado por la NASA logra un récord de potencia y empuje

Sistemas de este tipo evitarán tener que cargar desde la Tierra una gran cantidad de combustible

Antonio Madridejos

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Pruebas de un propulsor de efecto Hall en las instalaciones en el Glenn Research Center de la NASA.  / NASA

Frente a los tradicionales combustibles químicos, los motores iónicos ya han demostrado sus posibilidades como método de propulsión en naves espaciales como la estadounidense Down, que se encuentra en las inmediaciones del planeta enano Ceres, o la europea Smart, que impactó en la Luna hace 11 años. Ahora, sin embargo, la NASA prepara un salto de calidad con un nuevo prototipo que podría servir de base para futuras misiones tripuladas a Marte. Se llama X3.

Los motores iónicos, cuyos primeros conceptos tienen ya cinco décadas, son eléctricos y pueden obtener la energía primaria del Sol mediante paneles fotovoltaicos, por ejemplo, lo que entre otras ventajas significa no tener que transportar grandes depósitos de combustible desde las Tierra, resume Eduardo Ahedo, catedrático de Ingeniería Aeroespacial en la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y participante en diversos proyectos europeos sobre propulsores iónicos. No obstante, para zonas muy alejadas del Sol, más allá del cinturón de asteroides, muy posiblemente los paneles serían insuficientes y se tendría que echar mano de pequeños generadores de radioisótopos o nucleares.

En la tecnología iónica más habitual se aprovecha el conocido como efecto Hall, un proceso físico descubierto a finales del siglo XIX: la energía obtenida en los paneles solares alimenta una cámara magnética en la que se inyectan partículas (generalmente de un gas noble como el xenón) que quedan ionizadas -cargadas eléctricamente- y salen disparadas a gran velocidad. Este es el caso del propulsor X3, diseñado por investigadores de la Universidad de Michigan en cooperación con la NASA y la Fuerza Aérea de EEUU, que recientemente logró en un ensayo los récords de potencia máxima, empuje y corriente operativa logrados hasta la fecha por un propulsor Hall.

La desventaja de los propulsores iónicos es que la cantidad de empuje producido es minúscula, pero el rendimiento es de 10 a 12 veces mayor que con propelentes químicos. Es decir, que como se logra una aceleración continua, permanente, a la larga se pueden alcanzar velocidades superiores a las de la propulsión convencional.

En declaraciones al portal space.com, el jefe del proyecto X3, Alec Gallimore, detalló que se logró desarrollar una potencia de más de 100 kW y se generaron 5,4 newtons de empuje, frente a la marca anterior de 3,3 newtons. El año próximo, el equipo de la NASA y la Universidad de Michigan realizará una prueba aún mayor, que tiene como objetivo demostrar que el propulsor puede funcionar a máxima potencia durante 100 horas. 

Todavía lejano

Sin embargo, para la exploración humana en el espacio se requerirían al menos 500 kW o más, advierte Gallimore, puesto que no solo se trata de impulsar una nave, sino también de mantener los equipos de la tripulación. Una de las alternativas es incluir múltiples canales de plasma en un mismo propulsor, aunque "parece claro que aún quedan unos años para una misión tripulada a Marte", asume Ahedo. "Aunque los éxitos invitan a ser optimistas, lleva un tiempo implementar estas tecnologías,", añade.

En cualquier, todo lo que signifique llevar menos cantidad de combustible será un gran avance porque es precisamente este peso uno de los impedimentos principales para los vuelos de gran distancia. "Lo que ganas con el motor eléctrico es que gastas menos combustible y puedes destinar el espacio a otras cosas. Logramos mucho con poco", dice el profesor de la UC3M. Tradicionalmente, la energía de los paneles solares se ha empleado para el funcionamiento de equipos y sistemas, mientras que la propulsión ha sido siempre química.

Ahedo recuerda que las cosas están cambiando y que tecnologías iónicas similares ya funcionan en el 30% de los satélites geoestacionarios, que representan el 70% del mercado espacial. "Airbus Space and Defense lanzó recientemente el primer satélite de telecomunicaciones de alta potencia totalmente eléctrico", concluye.

Una misión tripulada de solo tres meses de duración

Franklin Chang-Díaz, físico y astronauta retirado de la NASA y ahora empresario del sector aeroespacial, está convencido de que se puede llegar a Marte en tres meses, en lugar de los nueve que necesitan actualmente las sondas no tripuladas con un motor convencional, gracias a un motor iónico de plasma diseñado por su equipo de investigación. La NASA ha llegado a un acuerdo con Chang-Díaz para financiar el desarrollo del equipo, conocido en siglas como VASIMR. Al tardar en lograr la aceleración, el exastronauta considera que su motor de plasma sería imbatible para trayectos prolongados.

Pioneras en la propulsión

Smart-1. El pequeño ingenio fue un prototipo de la Agencia Espacial Europea (ESA) para probar un propulsor iónico alimentado con energía solar. Fue lanzada en el 2003 y se estrelló en la Luna tres años después.


Down. La sonda de la NASA fue lanzada con el objetivo de estudiar dos objetos del cinturón de asteroides: Vesta (2011) y Ceres (a partir de 2015). Para la ionización lleva un tanque de xenón de 425 kilos.


BepiColombo. Misión a Mercurio desarrollada por la ESA en colaboración con Japón. Será lanzada el año que viene -si se cumplen las previsiones- equipada también con un propulsor iónico de efecto Hall.

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