Desde los lanzamientos de cohetes de los años setenta hasta el año pasado, las naves espaciales han usado un combustible llamado hidrazina para propulsarlas a través del espacio.
En términos de potencia bruta, la hidracina es altamente inflamable y desprende una enorme cantidad de calor. Pero la hidracina también es altamente tóxica, tanto cuando se inhala como cuando entra en contacto con la piel humana, y su inflamabilidad hace que sea muy difícil de transportar y manipular.
Después de años de investigación, los científicos de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea han encontrado un combustible de reemplazo que no sólo es más seguro que la hidracina, sino también más ecológico y eficiente.
¿Cuál es el secreto?
El nuevo propulsor es lo que se llama un líquido iónico energético, o EIL. Los líquidos iónicos son compuestos salinos en forma líquida cuyas moléculas tienen una carga positiva o negativa, que los une más estrechamente y hace que el líquido sea más estable.
Esto hace que los líquidos iónicos sean muy seguros y fáciles de manejar. Pero antes de ahora, los líquidos iónicos conocidos no eran muy “energéticos”, lo que significa que no producían una gran cantidad de energía cuando se quemaban.
Pero Tom Hawkins, de la División de Propulsión de Cohetes de la Fuerza Aérea, pensó que había potencial en los líquidos iónicos como fuente de combustible. Y ahora una carrera de investigación en líquidos iónicos energéticos que comenzó en la Universidad de Lehigh en los años 80 finalmente ha dado resultados concretos.
El propulsante, cuyo nombre técnico más reciente de iteración es AF-M315E, tiene todas las propiedades deseables de un EIL: es un líquido, y debido a que tiene una baja presión de vapor (es decir, se evapora lentamente) es más estable y mucho menos inflamable que combustibles como la hidracina. También es fácil de manejar – Hawkins dice que el M315E es menos tóxico para los humanos que la cafeína.
También es “verde” porque cuando se quema, el M315E sólo arroja gases no tóxicos como vapor de agua, hidrógeno y dióxido de carbono.
El ingrediente principal del M315E es el nitrato de hidroxilo y amonio. La última parte de ese compuesto puede sonar familiar – el nitrato de amonio se usa comúnmente como fertilizante en los Estados Unidos. También es potencialmente explosivo: el nitrato de amonio fue el ingrediente principal en la bomba que Timothy McVeigh usó en el bombardeo de Oklahoma City en 1995, y también fue probablemente responsable del accidente mortal en la planta de fertilizantes en West, Texas el 17 de abril de 2013.
Relacion con el Nitrato de amonio
Pero el nitrato de amonio no es la misma sustancia que el nitrato de hidroxilo y amonio. Al agregar el grupo hidroxilo a la molécula, explicó Hawkins, el punto de fusión del compuesto disminuye en más de 100 grados centígrados, lo que lo coloca en el reino de los líquidos iónicos.
Esto significa que el propulsor verde es realmente muy difícil de encender. Eso puede parecer contraintuitivo, pero en realidad hace que sea mucho más seguro de manejar, y cuando se enciende, el propulsor quema mucho más caliente que los propulsores anteriores – tan caliente, de hecho, que dañará los motores actualmente en uso a bordo de la nave espacial de la NASA.
“Ahora necesitamos mejores materiales[para motores] que puedan soportar las temperaturas generadas”, dijo Michael Berman, gerente de programa de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de Arlington, Virginia, donde Hawkins lleva a cabo su investigación.
La tarea de diseñar un motor que pueda manejar EILs ha sido adjudicada a Ball Aerospace and Technologies Corp.
La primera prueba de vuelo para un cohete equipado con el propulsor verde será en 2015. Si tiene éxito, los líquidos iónicos energéticos como el M315E podrían ser el combustible que utiliza en una nueva era de vuelos espaciales tripulados a la luna, Marte y posiblemente más allá.
