Combustible sólido reiniciable: el santo grial de la propulsión espacial está más cerca gracias al plasma

Durante muchos años, la industria aeroespacial ha trabajado en el desarrollo de cohetes impulsados por combustibles sólidos. Estos cuentan con muchas ventajas, como su sencillez, larga vida útil y alta relación empuje-peso. Sin embargo, tienen un grandísimo inconveniente. Una vez que estos combustibles empiezan a arder, sigue haciéndolo hasta que se gastan. No hay manera de parar y reiniciar la reacción, como suele hacerse normalmente en las maniobras espaciales. 

A pesar de todo, un grupo de científicos de Aerospace Corporation, la Universidad del Sur de California y la Escuela de Posgrado Naval ha estado trabajando en el desarrollo de combustibles sólidos de nueva generación, en los que haya soluciones para cada uno de esos inconvenientes. De momento, solo tienen una prueba de concepto en el laboratorio, pero ese primer desarrollo experimental ha dado muy buenos resultados. 

El problema. Los combustibles sólidos son bloques de propelente sólido que incluyen ya en su interior la sustancia oxidante que, con el chispazo necesario, pone en marcha la reacción de combustión. El problema de estos combustibles es que, una vez que empiezan a arder, no hay nada que los pare y los reinicie. Sería útil utilizar electricidad para disponer cuándo empieza y cuándo se para la combustión, pero hasta ahora eso no ha sido posible.  

Un ingrediente y un mecanismo. Estos científicos han desarrollado su combustible sólido con ayuda de un polímero líquido iónico. Aunque este se manipula para formar parte de una matriz sólida, conserva las propiedades de conductividad eléctrica de las sales fundidas con las que se fabricó. 

Por otro lado, este nuevo combustible sólido se somete a un proceso conocido como descarga de plasma pulsado en nanosegundos (NPPD por sus siglas en inglés). En este proceso se generan pulsos de altísimo voltaje muy cortos, de menos de 100 nanosegundos, dando lugar a un proceso de ionización en el que se obtiene plasma como producto. 

¿Luego qué? El plasma del NPPD se genera en el gas de la zona de combustión. Durante la ionización se generan electrones y radicales libres que, gracias a la conductividad iónica del propelente, pueden interactuar con el frente de llama y controlar la combustión. Esta se puede detener o reactivar activando o interrumpiendo los pulsos eléctricos .

Otras ventaja. Otras de las grandes ventajas de estos combustibles es que, debido a su forma compacta, se pueden integrar en todo tipo de plataformas espaciales, desde CubeSats hasta grandes naves.

Los más beneficiados. Aunque muchas agencias y compañías podrían subirse al carro de los combustibles sólidos si llegan a ser viables, los más beneficiados serán los pequeños operadores de satélites, ya que normalmente no pueden permitirse en sus cohetes una etapa superior compleja de base de propelentes líquidos. 

Aunque sean más simples, también necesitan maniobrar, encendiendo o apagando la combustión en pasos como la inserción en órbita. Los motores de combustibles sólidos son más simples y pueden llegar a ser baratos. Si se solucionan los problemas que ya tienen, se convertirán en una verdadera revolución para peces gordos y pequeños. 

Imagen | 中央通訊社

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