Nuevas propuestas en propulsión espacial
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En los últimos años asistimos a profundos cambios en el sector espacial en cuanto a desarrollos, modos de gestión y cambio de perspectivas. Si en tiempos de la carrera espacial sólo las instituciones lideraban los proyectos generalmente con un apoyo gubernamental, ahora las iniciativas privadas son las responsables de encabezar nuevos modos de conducirnos hacia el espacio, atendiendo a otras premisas.
En este sentido, una nueva industria enfoca sus esfuerzos e inversiones en dotar de nuevas tecnologías y progresar en avances que sienten las bases del futuro espacial. Esta transformación está cimentando el progreso en este ámbito y conviene prestar atención a diferentes tecnologías que abonan la innovación, reducen costes de inversión y son respetuosas con el medioambiente.
Son muy diversas y pertenecientes a distintos ámbitos, pero vamos a identificar algunas enmarcadas en materia de propulsión espacial.
Una empresa española de Elgoibar (Guipúzkoa), llamada Added Value Solutions (AVS), dispone de una filial en Reino Unido que, centrada en el segmento de la propulsión de pequeños satélites geoestacionarios de telecomunicaciones, propone nuevas perspectivas de negocio en este campo.
Cuenta con una tecnología propia de propulsión que no está basada en combustibles químicos tradicionales, confiando en la descomposición del agua y su posterior tratamiento del hidrógeno resultante, lo que supone el uso de un propulsor verde, el agua.
Además, apuestan por otra tecnología propia centrada en resolver el calentamiento generado por el movimiento de los satélites de telecomunicaciones en el espacio, que ofrece grandes perspectivas futuras. Desarrollan productos de propulsión eléctricos a través de una enorme gama de potencia, empuje, impulso específico para satisfacer las necesidades de la misión, abarcando desde nanosatélites hasta grandes plataformas GEO (geoespaciales).
Otros sistemas para satélites pequeños
Una apuesta innovadora es la de NanoAvionics gracias al diseño de una nueva generación de tecnología de propulsión orientada a solventar las principales carencias y necesidades de los satélites pequeños. Así, emplean dinitroamida de amonio como propergol (mezcla de sustancias que sirven para impulsar la nave al espacio) y ya se comercializa.
Hay que tener en cuenta que entre 2012 y 2016 el peso medio de los satélites se redujo en casi un 80% y, desde entonces, se ha incrementado un 300% el número de satélites pequeños puestos en órbita.
Ante la necesidad de contar con sistemas de propulsión más baratos y menos peligrosos, NanoAvionics propone el sistema EPSS (Enabling Chemical Propulsion System for the Growing Small Satellite Market) que utiliza un monopropergol, un químico ecológico y no tóxico (dinitroamida de amonio), que es diez veces más barato que las alternativas y es un 30 % más eficaz que sus competidores más cercanos.
En 2016 esta misma empresa comenzó el proyecto EPSS 2 (Enabling Chemical Propulsion System for the Growing Small Satellite Market) con el objetivo de desarrollar y probar sistemas de propulsión de bajo coste y alto rendimiento utilizando un propulsor respetuoso con el medio ambiente para satélites de menos de 150 kg con una capacidad mayor de empuje y quemado.
Estos sistemas de propulsión permiten a los satélites realizar tareas complejas que son fundamentales para ofrecer servicios de gran valor, como el vuelo de precisión en constelaciones de satélites, las maniobras orbitales, evitar desechos espaciales, la sincronización y el posicionamiento de los equipos de comunicación y los instrumentos de la carga útil, la compensación de la resistencia atmosférica y la consiguiente prolongación de la vida útil, así como la salida de órbita al final de la misión. Así como también prestar servicios como la teledetección, exploración espacial científica, predicciones meteorológicas, comunicaciones, navegación e internet de las cosas (IdC).
EPSS consiste en un depósito de propergol, un sistema de control de flujo y un propulsor y añade una mezcla de monopropergol. El depósito de propergol cuenta con un sistema de control térmico activo y utiliza una configuración de purga por soplado separando el agente de presurización y el propergol.
La reducción de los costes de fabricación atiende al empleo de instrumentos y componentes optimizados por la empresa, pero, sobre todo, al sistema catalítico situado en la cámara de descomposición del propulsor. El sistema ha alcanzado ya el máximo nivel de preparación tecnológica (TRL 9) gracias a una demostración orbital, y se ha iniciado la integración y el vuelo con los satélites de los clientes comerciales. Estos clientes pueden beneficiarse ahora de una mayor vida útil de la misión, un control orbital más eficiente y un menor tiempo de despliegue de la constelación.
Sistema de lanzamiento aéreo
En el mismo contexto del segmento de soluciones para satélites pequeños, se necesitan tecnologías que se adapten a sus requisitos y sean rentables para el lanzamiento de sus cargas útiles. Existe un proyecto financiado con fondos europeos, ALTAIR, que ha desarrollado un sistema que responde a esa demanda.
Hasta ahora se dependía de los grandes lanzadores de satélites que incorporaban los pequeños como carga útil secundaria o integrados en un grupo de satélites pequeños. La necesidad de contar con una solución específica y de bajo coste, dio origen al proyecto ALTAIR (Air Launch space Transportation using an Automated aircraft and an Innovative Rocket). Proyecto que ha demostrado r la viabilidad de un sistema de lanzamiento aéreo adaptado a las necesidades del segmento de los satélites pequeños.
El sistema ALTAIR se basa en un concepto de lanzamiento aéreo. Consiste en una aeronave automatizada que despega horizontalmente con el lanzador acoplado. Cuando alcanza una gran altitud (12 km), el cohete se desprende y se enciende. Al iniciar el vuelo a gran altitud se reduce la resistencia que encuentra el lanzador y se aumenta el rendimiento del cohete. Además, el transportador independiente regresa y se puede reutilizar, por lo que a la larga es más rentable.
Propulsión modular
Con la ayuda de la financiación con fondos europeos, ENPULSION concibió una tecnología enfocada en resolver los problemas de la propulsión. Bajo el nombre de IFM Micro Thruster, es un sistema de propulsión compacto y modular diseñado específicamente para satélites pequeños comprendidos entre 1 y 500 kg, que utiliza la tecnología de propulsión eléctrica de emisión de campo (FEEP), que consiste en un emisor y un electrodo acelerador utilizando metal líquido como propergol.
El IFM Micro Thruster no presenta vasijas de presión o sustancias químicas energéticas, puede ser lanzado desde cualquier cohete, o incluso desde la Estación Espacial Internacional. Tanto el propulsor como el propergol están contenidos en un módulo de 14 x 12x 10 cm que se puede atornillar directamente a cualquier panel plano. No se requiere un depósito separado o un circuito de fluido, lo que ahorra más espacio. Su precisión de control es inigualable, así como el control de actitud.
Propulsión de fuente helicón
Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y del grupo SENER Aeroespacial han creado una nueva tecnología de motor de propulsión espacial eléctrica- HPT (Helicon Plasma Thrusters) orientada a pequeños satélites que pesen menos de media tonelada y requieran menos de 750 vatios de potencia de propulsión eléctrica.
Es por tanto, una alternativa ideal para el despliegue constelaciones de satélites ubicados en distintos planos orbitales, a unos 1.200 km de altitud, con objeto de ofrecer servicios de internet de banda ancha con cobertura global.
El consorcio que lidera SENER Aeroespacial empezó el pasado mes de enero el proyecto que continúa con el desarrollo del HPT, se trata del proyecto HIPATIA (Helicon Plasma Thruster for In-Space Applications), enmarcado dentro del Programa Marco de Investigación e Innovación ‘Horizonte 2020’ de la UE y que cuenta con la colaboración de la UC3M, de Airbus, el Centro Nacional de Investigación Científica, ambos en Francia y la empresa Advanced Space Technologies, en Alemania. Su misión consiste en apoyar los viajes interplanetarios, los programas de retirada de basura o repostaje espaciales, etc.
Sistema de propulsión hipersónica
El motor sinergético SABRE (Synergetic Air-Breathing Rocket Engine), creado por la británica Reaction Engines, emplea intercambiadores de calor ultraligeros de alta velocidad.
De este modo, los motores de clase SABRE van a facilitar que las aeronaves vuelen a más de cinco veces la velocidad del sonido en la atmósfera y permitirán también la construcción de vehículos de lanzamiento espacial que mejorarán radicalmente la accesibilidad y la capacidad de respuesta del acceso al espacio.
Su tecnología de intercambiador de calor tiene el potencial de revolucionar y transformar lo que se puede lograr con la gestión térmica en una variedad de industrias, desde la aeroespacial hasta la automoción, los procesos industriales y la industria energética.
Después de este breve repaso tecnológico, cabe señalar que por supuesto hay más propuestas innovadoras y diferentes que están abonando el camino y abriendo nuevas vías de desarrollo espacial. Las naves que hagan viajes interestelares requerirán sistemas de propulsión más eficientes, velocidades más rápidas y este es el reto al que nos enfrentamos en la actualidad.
Por suerte, la ciencia, la tecnología y la creatividad siguen cooperando.
