Nave espacial eléctrica podría volar de la NASA a Marte

Los vehículos eléctricos no sólo son populares en el suelo – resulta que están de moda en el espacio estos días, también. Aunque todavía no son tan comunes como los motores de las naves espaciales químicas tradicionales, los motores eléctricos están creciendo en popularidad tanto para los satélites en órbita terrestre como para las naves espaciales científicas en misiones al espacio profundo. Y los motores eléctricos podrían resultar ser un elemento clave en el objetivo de la NASA de enviar gente a Marte, dicen los expertos.

“La madurez de las diversas tecnologías que conforman la propulsión eléctrica está llegando”, dijo Vlad Hruby, presidente de la compañía de motores de naves espaciales Busek. Hruby dijo que lleva 20 años esperando un renacimiento en una nave espacial eléctrica. “Ahora finalmente se está haciendo realidad.”

En 2012, Boeing introdujo un diseño satelital de comunicaciones totalmente eléctrico llamado 702SP, que los funcionarios dicen que ha sido popular entre los clientes comerciales. En abril de este año, el constructor de satélites Orbital Sciences dijo que está desarrollando su propio modelo totalmente eléctrico para competir. Vehículos eléctricos para explorar el espacio profundo

 

Hay dos maneras principales de alimentar un motor eléctrico de una nave espacial: a través de la energía solar absorbida del sol, o a través de la fisión nuclear. Ambos han sido probados con éxito, aunque la propulsión eléctrica solar es la más comúnmente utilizada.

“La energía de los paneles solares se está volviendo más barata por vatio, y cada vez más eficiente”, dijo Hruby ” Un puñado de factores convergen para finalmente convertirlo en el método preferido.”

Los motores eléctricos de las naves espaciales han estado volando en varias formas durante décadas. En la década de 1970, la Unión Soviética fue pionera en la tecnología de propulsores Hall, que sigue siendo el tipo más común de motor eléctrico para naves espaciales. Los propulsores Hall utilizan campos eléctricos y magnéticos para convertir átomos neutros en átomos cargados, llamados iones, y luego aceleran los iones para producir empuje.

“Usted tiene una red eléctrica mantenida a cierta tensión”, explicó Nathaniel Fisch, jefe del proyecto Hall Thruster Experiment en el Laboratorio de Física Plasmática de Princeton en Princeton, N. J.”Usted forma un plasma y acelera los iones en el plasma. Entonces los iones serían expulsados al voltaje que pongas entre la rejilla y el plasma.”

La nave espacial japonesa Hayabusa, lanzada en 2003 para reunirse con el asteroide Itokawa, utilizó propulsión eléctrica, al igual que el asteroide de la NASA Dawn, que despegó en 2007.

Nave electrica debe tener un moton mucho mas eficiente que un motor de cohete quimico

Este tipo de motor tiende a ser mucho más eficiente en el consumo de combustible que un motor de cohete químico típico, que utiliza la energía creada por las reacciones químicas entre dos productos químicos -un combustible y un oxidante- para crear empuje.

“La propulsión eléctrica es el enfoque de propulsión más eficiente que conocemos en este momento”, dijo Christian Carpenter, arquitecto espacial del departamento de Sistemas de Exploración de la compañía de motores para cohetes Aerojet. “Por lo general tiene dos o más ahorros en propulsor, eso está demostrado”.

Ahorrar todo ese propulsor significa que las naves espaciales eléctricas pueden pesar mucho menos que las naves espaciales químicas. Ese ahorro de masa significa que el mismo satélite puede lanzarse en un cohete más pequeño y barato, o que la masa adicional podría utilizarse para añadir más instrumentos a la nave espacial, como por ejemplo transpondedores adicionales a los satélites de comunicaciones.

Desventajas de la eficiencia del combustible

La desventaja es que esta eficiencia de combustible viene a menudo a expensas de la potencia de empuje, por lo que las naves espaciales impulsadas eléctricamente aceleran lentamente y tardan más tiempo en llegar al mismo destino. (Podrían ser diseñados para producir el mismo empuje que los motores químicos, pero entonces requerirían más energía de la que los arreglos solares actuales pueden proporcionar.

“La forma en que pensamos al respecto es que su eficiencia de combustible funciona para reducir la masa del vehículo a expensas de su caída de empuje, lo que significa tiempos de viaje más largos”, dijo Carpenter. “Hay un equilibrio entre reducir la masa y aumentar el tiempo de viaje.