Nuevo motor Iónico para viajes espaciales

La empresa Ad Astra Rocket esta desarrollando un nuevo motor llamado VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket = cohete de magnetoplasma de impulso específico variable), el
cual permitiría llegar al planeta Marte en 39 días.

Los cohetes químicos tradicionales queman combustible para producir el empuje. La mayor parte del combustible se utiliza en el impulso inicial fuera la superficie de la Tierra, por lo que los cohetes tienden a estar en “punto muerto” la mayor parte del tiempo que están en el espacio.

Los motores de iones, por otra parte, aceleran átomos cargados eléctricamente, o iones, a través de un campo eléctrico, y así empujan la nave espacial en la dirección opuesta. Ofrecen mucho menos empuje momentáneo que los cohetes químicos, lo que significa que no pueden usarse para liberarse de la gravedad de la Tierra por su cuenta. Pero una vez en el espacio, pueden ofrecer impulso continuo durante años, como una brisa constante en la parte trasera de un velero, acelerando poco a poco hasta llegar a un movimiento más veloz que lo que aportan los cohetes químicos.

Varias misiones espaciales ya han utilizado motores de iones, entre ellos la nave espacial Dawn de la NASA, que está en ruta hacia al asteroide Vesta y al planeta enano Ceres, y la nave espacial Hayabusa de Japón, que se reunió con el asteroide Itokawa en 2005.

Pero un nuevo motor, llamado VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket = cohete de magnetoplasma de impulso específico variable), tendrá mucho más “empuje” que los anteriores. Esto es debido a que utiliza un generador de radiofrecuencia, similar al utilizado para transmisores de radiodifusión, para calentar a las partículas cargadas, o plasma.

El motor lo está desarrollando la empresa Ad Astra Rocket, que fue fundada en 2005 por el físico del plasma y ex astronauta del transbordador espacial Franklin Chang-Diaz.

El generador de radiofrecuencia calienta un gas de átomos de argón hasta que los electrones “hierven” y se “desprenden”, creando el plasma. Esta etapa fue probada por primera vez el 2 de julio en la sede de Ad Astra en Webster, Texas.

Este plasma ya puede producir empuje si se dispara del cohete, pero no de manera muy eficiente. Para optimizar la eficiencia, la segunda etapa del cohete calienta los iones a cerca de un millón de grados, una temperatura comparable a la que hay en el centro del Sol.

Se aprovecha el hecho de que en un fuerte campo magnético, como el que producen los imanes superconductores en el motor, los iones giran a una frecuencia fija. El generador de radiofrecuencia se sintoniza a la misma frecuencia, lo que inyecta energía extra en los iones.

Fuertes campos magnéticos dirigen entonces el plasma a la parte trasera del motor, impulsando el cohete en la dirección opuesta.

Gracias al generador de radiofrecuencia, el VASIMR puede llegar a niveles de potencia un centenar de veces superiores a otros motores, que se limitan a acelerar su plasma a través de una serie de rejillas de metal con diferentes voltajes. En esa configuración, los iones que chocan con la rejilla tienden a erosionarla, lo que limita la potencia y la duración de los cohetes. El generador de radiofrecuencia del VASIMR evita ese problema al no entrar en contacto con los iones.

“Es la más poderosa fuente de plasma superconductor que se haya creado, por lo que sabemos”, dice Jared Squire, director de investigación en Ad Astra.

Los científicos de Ad Astra comenzaron las pruebas de la segunda etapa del motor —la que calienta el plasma— la semana pasada. Hasta ahora, los miembros del equipo han hecho funcionar en dos fases un motor con una potencia de 50 kilovatios. Pero esperan subir hasta 200 kW de potencia en las pruebas en curso, lo suficiente como para proporcionar un empuje continuo de unos 450 gramos. Esto tal vez no suene a mucho, pero en el espacio puede propulsar hasta dos toneladas de carga.

Ad Astra y la NASA se han puesto de acuerdo para probar los cohetes en el espacio, unidos a la Estación Espacial Internacional, en el 2012 o 2013. Potencialmente, el VASIMR podría proporcionar el impulso periódico que necesita la EEI para mantenerse en su órbita.

En su actual nivel de potencia, VASIMR podría funcionar enteramente con energía solar. Squire dice que sería un buen remolcador en la órbita terrestre, que serviría para colocar a los satélites en sus diferentes órbitas. También podría ser un transbordador de carga para una base lunar. Y debido a que podría viajar con relativa rapidez, se lo podría colocar en asteroides peligrosos para impulsarlos y sacarlos de su curso, por supuesto que unos años antes de que lleguen a la Tierra.

Para viajar a Marte en 39 días, sin embargo, el motor tendría que tener 1.000 veces más energía que la que podría proporcionar la energía solar. Para ello, el VASIMR tendría un reactor nuclear a bordo. La Unión Soviética ha utilizado versiones anteriores de tecnología de reactores desde la década del 60 a la del 80, pero no se han llevado al espacio y llevaría mucho tiempo desarrollarslos. “Esta sería una opción muy por debajo de la línea”, dice Squire.

Sin embargo, la posibilidad de un corto viaje a Marte fue alabada recientemente por Charles Bolden, nuevo jefe de la NASA. Él dijo que la NASA ha aportado una pequeña ayuda financiera para el desarrollo del VASIMR, y dijo que esta colaboración es un buen ejemplo de una asociación con la industria privada, algo que podría ayudar a la Agencia a cumplir con sus metas después de que se retire a los transbordadores espaciales en 2010.

El Motor de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable (VASIMR®, por sus siglas en inglés) está compuesto de tres celdas magnéticas. La "fuente del plasma" está constituida por la inyección principal de gas neutro (típicamente hidrogeno u otros gases livianos) para ser convertidos en plasma y el sistema de ionización. El "sobrealimentador de RF" utiliza ondas electromagnéticas como un amplificador para energizar aún más el plasma y alcanzar la temperatura deseada. La "tobera magnética" convierte finalmente la energía del plasma en empuje útil.



Fuente: http://axxon.com.ar/noticias/2009/07/con-un-nuevo-motor-ionico-se-podra-llegar-a-marte-en-39-dias/

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