Una compensación conocida en naves espaciales encuentra una nueva solución
Los pequeños satélites suelen verse obligados a aceptar una compensación en materia de propulsión. Los sistemas químicos ofrecen fuertes ráfagas de empuje, pero consumen combustible rápidamente, mientras que la propulsión eléctrica puede funcionar con mucha más eficiencia, aunque por lo general solo entrega empujes suaves y sostenidos. Investigadores del MIT ahora describen un concepto que podría reducir esa brecha usando el mismo propelente en ambos modos.
El trabajo, publicado en Journal of Propulsion and Power, se centra en una arquitectura híbrida que combina un propulsor de electrospray con un modo de cohete químico. El ingrediente habilitador es ASCENT, un llamado propelente verde antes conocido como AF-M315E.
Por qué ASCENT está llamando la atención
La hidracina ha sido durante mucho tiempo un propelente estándar para naves espaciales, pero es difícil y peligrosa de manipular. El texto fuente la describe como tóxica, cancerígena y corrosiva, con procedimientos de carga que requieren amplia protección. ASCENT se desarrolló como una alternativa más segura y, según el material proporcionado, también ofrece un aumento de aproximadamente 50% en el impulso específico frente a la hidracina.
ASCENT ya había sido probada en vuelo en la Green Propellant Infusion Mission de la NASA en 2019. Lo que llamó la atención de los investigadores del MIT es que también es un líquido iónico. Eso importa porque los líquidos iónicos pueden servir como propelentes para propulsores de electrospray, que generan empuje extrayendo iones cargados de un líquido y acelerándolos hacia el espacio.
Una prueba del tamaño de un Lego con empuje de larga duración
Para comprobar si ASCENT funcionaría en este papel, el equipo usó una instalación de prueba a medida con una cámara de vacío y levitación magnética para imitar las condiciones del espacio. Cargaron apenas 1 gramo de ASCENT en un pequeño depósito conectado al propulsor y aplicaron voltaje para producir empuje.
El resultado fue modesto en fuerza, pero importante en duración. El experimento generó empuje suficiente para hacer girar una maqueta de satélite levitante, y siguió funcionando hasta 100 horas. Para satélites pequeños, ese tipo de control duradero y eficiente es valioso para el mantenimiento de posición, el ajuste de actitud y los cambios orbitales graduales.
Por qué la propulsión de doble modo podría importar para los CubeSats
El verdadero atractivo no es solo que ASCENT funcionara en un propulsor de electrospray. Es que el mismo propelente podría respaldar operaciones de alto empuje y alta eficiencia en una sola nave espacial. En principio, un CubeSat podría usar propulsión química cuando necesite una maniobra más brusca y luego pasar al modo de electrospray para un control fino durante periodos prolongados.
Eso reduciría la necesidad de llevar sistemas de propulsión separados con distintos propelentes y hardware de soporte. Para naves espaciales donde el volumen y la masa están muy limitados, la simplificación es una ventaja importante. También puede ampliar las opciones de diseño de misiones al permitir que plataformas pequeñas hagan más después del despliegue.
Un paso útil, no un producto terminado
La investigación no significa que vaya a aparecer de la noche a la mañana un motor de doble modo listo para volar. Las pruebas en un entorno de laboratorio son solo una etapa, y la integración real en una nave espacial trae desafíos en almacenamiento, lógica de conmutación, comportamiento térmico, confiabilidad y presupuesto total de impulso.
Aun así, el concepto es convincente porque ataca una limitación crónica del diseño de naves pequeñas. Los CubeSats se han vuelto cada vez más capaces como sensores, plataformas científicas y demostradores tecnológicos, pero la propulsión ha seguido siendo una de las restricciones más difíciles. Un sistema de propelente compartido que combine autoridad de maniobra con resistencia haría que estas naves fueran más flexibles y más independientes.
ASCENT resultó atractivo originalmente porque reducía la carga de manipulación frente a la hidracina. El trabajo del MIT sugiere que también puede ser inusualmente versátil. Si desarrollos posteriores confirman esa promesa, el propelente podría ayudar a mover la propulsión de CubeSats lejos de la mentalidad de un modo u otro y hacia un modelo más adaptable de movilidad espacial.
Este artículo se basa en la cobertura de Universe Today. Leer el artículo original.
Originally published on universetoday.com