Cohetes iónicos

Miembro de equinoXio y autor del blog Observatorio Independiente de Medios de Colombia (OIMC)

 “Bueno, este es el futuro que le espera a nuestros descendientes, sin que podamos decir que sea tan ciencia ficción el que nosotros mismos seamos "energizados" y transportados hacia otras estrellas, y conste que, a diferencia tuya, tengo mi propia 7 de 9, completamente humana que me teletransporta cada vez que… bueno, tú me entiendes…, y por ello puedo dejar constancia que esta luz, a temperatura mayor que la ambiente, me convierte en pura energía.” Comentario de Marsares en Más rápido que la luz .

Aunque aún estamos lejos de alcanzar las proezas que Marsares describe en este divertido y sabio comentario, a propósito de la posibilidad de llegar más lejos en menos tiempo –a la velocidad de la luz-, he de decir que ya se han dado importantes pasos para lograrlo. Hace muchos artículos, en un post titulado Buscando un nuevo hogar (primera parte), yo opinaba sobre la necesidad de crear naves mucho más rápidas, si es que al menos queríamos explorar a cabalidad nuestro sistema solar.

Había propuesto la meta hipotética de al menos lograr velocidades diez veces superiores a las actuales, en vista de que alcanzar el cinturón de asteroides y cometas externo del sistema solar -y que por convención se considera la frontera entre el “espacio interno” y el “espacio externo”-, tomaría al menos cien años, con las velocidades máximas que permite la propulsión a chorro de los cohetes más modernos que existen hoy en día –digamos que unos 60.000 km/hora-. Y claro, a medida que se lee más, se averiguan cosas interesantes, afortunadamente.

El 24 de octubre de 1998 la NASA empezó a ensayar una serie de nuevas tecnologías como parte del Programa del Nuevo Milenio, mediante una nave llamada Deep Space One (DS1). Es difícil constatar hasta qué punto la motivación para hacerlo fue producto del mero interés científico, y hasta qué punto un fenómeno circunstancial, por las severas restricciones presupuestarias que sufre la investigación científica y el desarrollo con fines pacíficos de nueva tecnología en estos tiempos. Cada vez que hay una guerra costosa en alguna parte del globo, sufren los habitantes civiles de todas partes, el seguro médico, el medio ambiente, la educación, y por supuesto, las entidades gubernamentales como la NASA.

Pero a veces los grandes obstáculos de la vida conllevan grandes innovaciones, como en este caso. Entre las nuevas tecnologías empleadas en el DS1 había un cohete de propulsión iónica, el NSTAR. La propulsión iónica en este caso en particular (hay varios tipos de motores iónicos) consiste en utilizar el gas xenón y someterlo a descargas eléctricas para forzar su ionización. Esas cargas positivas y negativas que se crean al separar cationes (radical positivo) y aniones (radical negativo) son aceleradas eléctricamente a una velocidad aproximada de 30 kilómetros por segundo, lo cual equivale a unos 100.000 km/hora.

A tal increíble velocidad dichos iones son expulsados, creando una fuerza de empuje en dirección contraria, naturalmente. Pero en realidad este motor o cohete de propulsión iónica no fue el primero en crearse. Ya en 1960 se había construido el primer prototipo en el centro de investigaciones del Glenn Research Center. Pero el DS1 fue el primer cohete realmente utilizado en una misión espacial de la NASA, y logró velocidades finales de 3,6 km/seg, es decir unos 13.000 km/hora. Más increíble aún es que esta fuente de propulsión es mucho más económica, y permitiría avanzar grandes distancias con mucho menos peso, y un ahorro sustancial de energía propelente, ya que con cantidades tan pequeñas como dos gramos de xenón se puede mantener la velocidad por todo un día.

Falta superar verdaderamente la velocidad máxima lograda por los cohetes de propulsión a chorro, que es algo muy relativo, como ya decía, pues naves exploratorias como el Voyager 1 y 2 se han valido de las fuerzas gravitacionales de los planetas que van sobrepasando para impulsarse en el espacio. Algo parecido sucede con las naves que se mueven en la órbita terrestre, y cuya velocidad es relativa, pues una cosa es el tiempo con el que se logra una órbita -90 minutos-, y otra muy diferente la distancia medida verticalmente desde el suelo terrestre, a medida que una nave se aleja de nuestro planeta para ir a otra parte, como a la luna por ejemplo. Pero lo más importante es que menos peso y más eficiencia permitirán llegar muchísimo más lejos, no importa como la midamos.

Los nuevos cohetes en desarrollo en la NASA como los NEP, prometen desarrollar 100.000 km/h a mediano plazo, utilizando de dos a tres veces menos cantidad de energía eléctrica para lograr un flujo iónico equivalente al del DS1, y con una eficiencia global del cohete mejorada en un 30%. La duración de este nuevo combustible sería de 5 a 8 veces superior. Un inconveniente de la tecnología es que el flujo iónico produce mucho desgaste de los metales y aleaciones que lo contienen, por fricción y calor que se genera, obligando al desarrollo de coberturas y diseños más óptimos. También es un problema el de la radiación resultante, pues se habla de utilizar esta tecnología para llevar misiones tripuladas a Marte.

Otro inconveniente es que la aceleración es muy deficiente, por lo que eventualmente se requerirían cohetes convencionales para acelerar futuras naves hasta cierta velocidad, y luego hacer el “switch” al cohete iónico. Por último, si bien las cantidades necesarias de xenón no son muy altas, si se requiere de una fuente permanente de energía eléctrica. Esta puede ser la radiación solar, una pila atómica o una batería que se recargue con la corriente generada por la luz solar. Suena redundante, pero hay que decirlo, este motor es toda una proeza de la ingeniería aeroespacial. De cualquier manera, otro prototipo de cohete iónico, llamado el NEXT, es uno de los favoritos de la NASA para volver a Titán, la mítica luna de Saturno, a un billón de kilómetros de distancia del sol. La idea es colocar un satélite permanente en la órbita de Titán, lo cual serviría no sólo para tener una fuente permanente de imágenes e información de la luna misma, sino también de sus alrededores, que con respecto a la Tierra son una alejada esquina de nuestro sistema solar. Pero voy a dejar de echar carreta, e invitar a mis lectores a que vean este video de la NASA, que demuestra de manera más gráfica de qué se trata todo esto. Hasta la próxima.

Imágenes y video de la NASA.

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