Motores eléctricos, iónicos y de plasma

El motor de plasma es un proyecto investigado en todo el mundo

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SMART-1 es la primera de las pequeñas misiones de la ESA (Agencia Espacial Europea) para la Investigación Avanzada en Tecnología que usa un motor de iones. ESA - AOES Medialab

Entre los proyectos más avanzados que permitan los viajes espaciales más económicos, seguros y veloces se encuentran los motores eléctricos iónicos y de plasma. El motor de iones (enlace en inglés), aunque no permite un empuje inicial comparable a un cohete con motor de combustible químico, sí tiene la ventaja de que el impulso es continuo.

Probando los motores iónicos

Se basa en la generación de flujo de iones que impulsan la nave.

Modelos de motores iónicos llevan décadas probándose por las principales agencias espaciales (Ruscosmos, NASA, ESA, JAXA) en distintos programas. Incluso ya existen los llamados motores de plasma, una variedad de motor eléctrico en el que se usan radioondas y campos magnéticos que calientan el hidrógeno hasta 1 millón de grados centígrados y lo convierten en plasma super caliente que expulsa el cohete empujándose así hacia el espacio.

Fueron los pioneros de la astronáutica quienes señalaron la posibilidad de usar motores iónicos: el norteamericano Robert H. Goddard en 1906, el ruso Konstantin Tsiolkovsky en 1911 y el alemán Hermann Oberth en 1928. Pero el primer motor iónico se atribuye al ingeniero de la NASA Harold R. Kaufman en 1959, aunque los mejores propulsores fueron construidos en la Rusia soviética en la década de los setenta.

Cómo funciona un motor iónico

Existen tres tipos convencionales de motores iónicos

  • Electrotermales
  • Electrostáticos
  • Electromagnéticos

En todos los casos, se trata de calentar (por regla general con paneles solares) el gas propelente, habitualmente xenón, que se bombardea con electrones que producen iones cargados positivamente que se extraen y se aceleran por una serie de filtros o rejillas cargadas eléctricamente para ser expulsados con una brillante luz azul.

Misiones interplanetarias con motores iónicos

Los modelos en uso y las investigaciones en curso serían apropiados para misiones interplanetarias y maniobras en órbita, pero no para despegue de planetas, ya que la velocidad inicial es mínima, pero gracias a la escasez de fricción en el espacio con un pequeño y continuado impulso se pueden alcanzar velocidades muy altas.

El uso de un acelerador de partículas para el propulsor iónico se ha contemplado (cuando la tecnología lo pueda hacer posible) para misiones espaciales, ya que una nave de esas condiciones podría alcanzar una velocidad de salida cercana a la de la luz.

El motor de Magnetoplasma VASIMR del astronauta Franklin Chang-Díaz

Una variante del motor iónico muy considerada y promocionada es el motor VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket o Motor de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable), diseñado por el astronauta costarricense Franklin Chang-Díaz en 1979 y que ahora construye con la compañía Ad Astra Rocket Company.

Como el resto de motores iónicos este no sirve para aterrizar o despegar, pero cuando esta tecnología esté plenamente operativa se multiplicaría por 10 la velocidad en el espacio y que en un viaje a Marte se podría reducir el tiempo de traslado de 18 meses a 39 días, minimizando así las peligrosas radiaciones de alta energía del espacio y los problemas fisiológicos de la falta de gravidez para los astronautas.

Primeras pruebas

Las partículas de gas (argón o criptón) se calientan enormemente por radiofrecuencias hasta que se convierten en plasma cuyas partículas se mueven a extraordinaria velocidad y que son alineadas por un campo magnético que las empuja y dirige en la misma dirección.

Se espera que la primera prueba se realice en la Estación Espacial Internacional (ISS) y que se aplique a misiones en órbita entre las que destaca alejar asteroides potencialmente peligrosos o atraparlos para su explotación minera, así como eliminar chatarra espacial.

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Si deseas más información sobre los modelos teóricos y prácticos de motores e ingenios capaces de viajar por el espacio a altas velocidades recomendamos las siguientes lecturas:

  • El futuro del viaje espacial
  • Ascensor espacial

Imagen: SMART-1 es la primera de las pequeñas misiones de la ESA (Agencia Espacial Europea) para la Investigación Avanzada en Tecnología que usa un motor de iones. Crédito: ESA - AOES Medialab