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lunes, diciembre 5, 2022
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Mejora del rendimiento de los propulsores de plasma sin electrodos para la propulsión espacial

Un investigador de la Universidad de Tohoku ha aumentado el rendimiento de un propulsor de plasma sin electrodos de alta potencia, acercándonos un paso más a exploraciones más profundas en el espacio.

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Las innovaciones en las tecnologías de transporte terrestre, como automóviles, trenes y aviones, han impulsado tecnologías e industrias históricas hasta el momento; ahora, se está produciendo un avance similar en el espacio gracias a la tecnología de propulsión eléctrica.

La propulsión eléctrica es una técnica que utiliza campos electromagnéticos para acelerar un propulsor y generar empuje que propulsa una nave espacial. Las agencias espaciales han sido pioneras en la tecnología de propulsión eléctrica como el futuro de la exploración espacial.

El propulsor de plasma de radiofrecuencia de boquilla magnética operaba en una cámara de vacío Mega hpt en la Universidad de Tohoku. Crédito: Kazunori Takahashi
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Ya se han completado con éxito varias misiones espaciales utilizando dispositivos de propulsión eléctrica, como propulsores de iones reticulados y propulsores Hall. La energía solar se convierte en energía de empuje cuando el propulsor se ioniza, es decir, un plasma, y ​​se acelera por los campos electromagnéticos. Sin embargo, los electrodos necesarios para estos dispositivos limitan su vida útil, ya que quedan expuestos y dañados por el plasma, especialmente a un nivel de alta potencia.

Para eludir esto, los científicos han recurrido a los propulsores de plasma sin electrodos. Una de esas tecnologías aprovecha la radiofrecuencia (rf) para generar plasma. Una antena emite ondas de radio en una cámara cilíndrica para crear plasma, donde una boquilla magnética canaliza y acelera el plasma para generar empuje. Los propulsores de plasma MN rf, o propulsores helicónicos, como se les conoce a veces, ofrecen simplicidad, flexibilidad operativa y una relación potencia-empuje potencialmente alta.

Pero el desarrollo de los propulsores de plasma de radiofrecuencia MN se ha visto obstaculizado por la eficiencia de conversión de la potencia de radiofrecuencia en energía de empuje. Los primeros experimentos generaron tasas de conversión de un solo dígito, pero los estudios más recientes han alcanzado un resultado modesto del 20 %.

En un estudio reciente publicado en Scientific Reports, el profesor Kazunori Takahashi, del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Tohoku, logró una eficiencia de conversión del 30 %.

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Si bien los dispositivos de propulsión eléctrica maduros a menudo usan gas xenón, que es costoso y difícil de suministrar en cantidades suficientes, la eficiencia actual del 30% se obtuvo con propulsor de argón. Esto indica que un propulsor de plasma MN rf reduciría el costo y la carga de recursos de la Tierra.

«La aplicación de un campo magnético tipo cúspide inhibió la pérdida de energía que generalmente ocurre en la pared de la fuente de plasma», dijo Takahashi. «El avance abre la puerta a los avances en la tecnología de transporte espacial de alta potencia».

Con información de la Universidad de Tokohu

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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