Utilizando los cohetes de combustibles químicos tradicionales, un viaje a Marte lo más rápido posible duraría 6 meses, pero un nuevo cohete ensayado con éxito la semana pasada, podría reducir potencialmente la duración del viaje al planeta Marte a tan solo 39 días. La Ad Astra Rocket Company ha ensayado un cohete de plasma denominado motor VASIMIR VX-200 capaz de desarrollar 201 Kw de potencia en cámara de vacío, rebasando por vez primera el tope de 200 Kw. Es el más potente cohete de plasma que existe actualmente en el mundo, ha manifestado Franklin Chang-Díaz ex astronauta de la NASA y director ejecutivo de Ad Astra. La compañía también ha firmado un acuerdo con la NASA para ensayar en 2013, un motor VASIMIR en la Estación Espacial Internacional.
Idealización de una nave espacial con motor iónico en viaje a Marte
Los ensayos que se realizarán en la ISS podrían proporcionar un empuje a la estación, que desciende progresivamente debido a la fricción con la atmósfera. Los empujes que actualmente recibe la ISS son proporcionados por impulsores convencionales, que consumen unas 7,5 toneladas de propelentes por año, disminuyéndose así esta cantidad a valores inferiores a 0,3 toneladas. Chang-Díaz estima que VASIMIR permitiría ahorrar varios millones de dólares por año a la NASA.
La prueba realizada la semana pasada por la compañía por vez primera, con un prototipo VASIMIR, (Motor de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable) a pequeña escala, ha sido probado a plena potencia.
El plasma, o motores de iones, utilizan ondas de radio para calentar gases como el Hidrógeno, Argón o Neón y generar un plasma caliente. Los campos magnéticos fuerzan al plasma ionizado hacia el exterior de la zona posterior del motor, produciendo empuje en sentido contrario.
El motor podría permanecer acelerando constantemente durante la primera mitad del vuelo y a continuación desacelerar la nave durante su segunda mitad. Además, VASIMIR podría permitir abortar la operación y regresar a la Tierra si surgieran problemas durante las primeras fases de la misión, una habilidad de la que carecen los motores convencionales.
Este motor proporciona en un momento dado, mucho menos impulso que los cohetes químicos convencionales, lo que significa que no pueden escapar a la atracción gravitatoria terrestre por sí mismos y además, únicamente funcionan en el vacío, pero una vez en el espacio exterior, pueden proporcionar un empuje continuo durante años, de manera similar a como el viento impulsa un barco de vela, acelerando progresivamente hasta que el vehículo se desplace más rápidamente que los cohetes de propulsión química. Únicamente pueden producir 0,45 kg de empuje, pero en el espacio son capaces de mover hasta 2 toneladas de carga.
Debido a la alta velocidad que pueden alcanzar, requieren menos cantidad de combustible que los motores convencionales.
Actualmente, la nave espacial Dawn, en su viaje a los asteroides Ceres y Vesta, emplean propulsión iónica lo que le permitirá orbitar Vesta y posteriormente dirigirse a Ceres. Esto no sería posible con los cohetes convencionales. Además, en el espacio, los motores de iones pueden desarrollar una velocidad diez veces mayor que sus homólogos de propulsión química.
Rangos de empujes para diferentes sistemas de propulsión. Ordenada= impulso específico, abcisa =empuje en Newtons
El empuje de un cohete se mide en Newtons, (1 Newton = 0,10 kg fuerza). El impulso específico es una forma de describir la eficacia de los motores cohete y se mide en unidades de tiempo (segundos). El impulso representa el cambio del momento de fuerza, por unidad de propelente. Cuanto mayor es el impulso específico, se necesita menos propelente para lograr una cantidad determinada de momento.
Los motores de la nave espacial Dawn poseen un impulso específico de 3100 segundos y un empuje de 90 mMewtons. Un cohete químico en una nave espacial podría desarrollar un empuje de hasta 500 Newtons y un impulso específico de menos de 1000 segundos.
La VASIMIR posee un empuje de 4 Newtons y un impulso específico de unos 6000 segundos. VASIMIR posee dos características importantes que lo distinguen de otros sistemas de propulsión de plasma. Posee la capacidad de poder variar los parámetros del sistema de escape (empuje e impulso específico) con el fin de optimizar las necesidades de la misión. Esto se traduce en una menor duración del viaje con una carga útil más alta para una determinada carga de combustible.
Además, VASIMIR carece físicamente de electrodos en contacto con el plasma, prolongándose así la vida del motor y permitiendo una mayor densidad energética que otros diseños.
Para realizar un viaje a Marte en 39 días, se necesitaría un motor VASIMIR de 10 a 20 megavatios acoplado con uno de energía nuclear que acortaría drásticamente el transito de humanos entre planetas. Cuanto más corto fuera el viaje, menos tiempo estarían los astronautas expuestos a la radiación del espacio y a los ambientes de microgravedad, ambos, apreciablemente dañinos para las misiones a Marte.
Esquema del motor iónico Vasimir
VASIMIR también se podría adaptar para manejar las altas cargas útiles de las misiones robóticas y propulsar misiones con grandes cargas. La duración de los viajes y las cargas útiles constituyen las principales limitaciones de los cohetes convencionales y nucleares debido a sus intrínsecamente bajos impulsos específicos.
Chang-Díaz ha estado trabajando en el desarrollo del VASIMIR desde 1979, antes de fundar la empresa Ad Astra en 2005 para seguir desarrollando el proyecto.
Fuente:
PhysOrg y
Universe Today