El motor de iones de la astronave que ha ido a CERES

Motor eléctrico de iones para aeronaves del espacio

La aeronave Dawn que ha llegado recientemente a Ceres y está orbitando a su alrededor lo ha hecho por medio de un nuevo motor.

Se trata de un motor de iones que propulsará la próxima generación de aeronaves. Se usa la energía eléctrica para crear partículas cargadas del combustible, generalmente gas Xenón y acelerarlas a velocidades extremadamente altas. La velocidad de excape de los cohetes convencionales está limitada por la energía química almacenada en los enlaces moleculares del combustible, lo que limita el empuje a unos 5 Km/s. Sin embargo los motores de iones están limitados solo por la potencia eléctrica disponible en la nave espacial, obteniendo velocidades de escape que se mueven en un rango entre 15 km/s a 35 km/s.

¿Qué es un motor iónico?

Un motor o propulsor iónico utiliza un haz de iones para propulsarse. Varía la forma en que se aceleran eso iones. El principio del propulsor iónico data de los conceptos desarrollados por el físico Hermann Oberth y su obra publicada en 1929, Die Rakete zu den Planetenräumen. El primer tipo de motor iónico, conocido como propulsor iónico de tipo Kaufman, se desarrolló en los años 1960 por Harold R. Kaufman, trabajando para la NASA y basados en el Duoplasmatrón.

 

Energía eléctrica espacial, tipos de motores eléctricos

Las aeronaves propulsadas con energía eléctrica son mucho más eficientes que los mismos propulsados de forma química. Se ahorra una gran cantidad de masa y se necesita menos cantidad de combustible en las naves, lo que implica una reducción de coste muy importante.

Para dar un orden de mágnitud, el coste de poner en órbita un kilogramo de masa está alrededor de 20.000$

Existen tres tipos de propulsión eléctrica dependiendo del método usado para acelerar el fuel.

Motores electrotérmicos

Los motores electrotérmicos utilizan la energía eléctrica para calentar el propelente bien haciendo pasar una corriente a través de un elemento de calentamiento (Resistojets) o haciendo pasar una corriente a través del gas caliente ionizado o del propio plasma (Arcjet)

Motores electromagnéticos

Los motores electromagnéticos ionizan el propelente convirtiéndolo en un plasma conductor de la electricidad que se acelera a través de la interacción de una elevada corriente eléctrica y un campo magnético. Se conocen como propulsores de plasma, esta técnica es muy similar al funcionamiento de un motor eléctrico.

Motores electrostáticos

Los motores electrostáticos utilizan un campo eléctrico generado por la aplicación de alto voltaje a dos rejillas perforadas con muchos agujeros pequeños para acelerar el propelente. Se le llama motor de iones de rejilla, que es el que mueve a Dawn. Otro diseño electrostático es el propulsor de efecto Hall que opera de una forma similar pero en lugar de redes de alta tensión genera un campo eléctrico en el plano de salida del propulsor al atrapar electrones en un campo magnético

Dejamos un vídeo del funcionamiento

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Una solución que puede ser muy beneficiosa para las empresas privadas que verían reducidos una parte importante de los costes.

Fuente: Dawn of a new era: the revolutionary ion engine that took spacecraft to Ceres

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