La NASA está muy interesada en desarrollar un método de propulsión que permita a las naves espaciales ir más rápido. Hemos informado varias veces sobre diferentes ideas para respaldar ese objetivo, y la mayoría de las más exitosas han utilizado bien la gravedad del sol, generalmente lanzando tirachinas a su alrededor, como se hace comúnmente con Júpiter actualmente.
Pero todavía existen obstáculos importantes al hacerlo, uno de los cuales es que la energía que irradia el sol simplemente vaporiza cualquier cosa que se acerque lo suficiente como para utilizar una asistencia gravitacional. Ese es el problema que intenta resolver un proyecto apoyado por el Instituto de Conceptos Avanzados (NIAC) de la NASA y dirigido por Jason Benkoski, ahora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
El proyecto recibió una subvención NIAC Fase I en 2022, centrada en combinar dos sistemas separados: un escudo térmico y un sistema de propulsor térmico. Según el informe final del proyecto, la combinación de esas dos tecnologías podría permitir que una nave espacial realice lo que se conoce como maniobra de Oberth alrededor del sOL.
En este truco de mecánica orbital, una nave espacial utiliza bien la gravedad del Sol para lanzarse a altas velocidades en la dirección a la que apunta. Es similar a la tecnología Sundiver analizada en otros artículos.
Entonces, ¿qué hace que este proyecto sea único? Una cosa es el escudo térmico—Dr. Benkoski y su equipo desarrollaron un material que es capaz de soportar hasta 2700 K. Si bien todavía no se acerca a la temperatura de la superficie del sol, que puede alcanzar hasta 5800 K, es suficiente para acercarse bastante y, por lo tanto, desbloquear un la capacidad de la nave espacial para utilizar una maniobra de Oberth en primer lugar.
Ya se han producido muestras del material con estas propiedades térmicas. Sin embargo, se necesita más investigación para comprender si están hechos para vuelos espaciales. Y un escudo térmico por sí solo no es suficiente para realizar la maniobra: una nave espacial también debe tener un sistema de propulsión que pueda soportar esas temperaturas.
Un sistema de propulsión solar térmica podría potencialmente hacerlo. Estos sistemas utilizan la energía del sol para presurizar su propio propulsor y luego expulsar esos propulsores para ganar empuje, que es un componente necesario de una maniobra de Oberth. Hay varios tipos diferentes de combustibles que podrían funcionar para dicho sistema, y una gran parte de la investigación en la Fase I del proyecto analizó los diferentes costos/beneficios de cada uno.
El hidrógeno es uno de los combustibles más comunes considerados para un sistema de propulsión solar térmica. Aunque es liviano, requiere un sistema criogénico voluminoso para almacenar el hidrógeno porque se calienta hasta el punto de usarse como propulsor. Al final, sus desventajas lo convirtieron en el menos efectivo de los propulsores considerados durante el proyecto.
El hidruro de litio fue el ganador sorpresa por el combustible que permite la velocidad de escape más rápida. Los cálculos muestran que podría resultar en una velocidad de más de 12 AU/año. Sin embargo, existen limitaciones en cuanto al almacenamiento y manipulación del combustible.
El Dr. Benkoski se decidió por un combustible más mundano como ganador absoluto del modelo que realizó: el metano. Si bien generalmente da como resultado una velocidad final más lenta que la del hidruro de litio, su velocidad final sigue siendo respetable, superior a 10 AU/año. También elimina muchos problemas de almacenamiento de otros propulsores, como los criogénicos necesarios para almacenar hidrógeno.
Sin embargo, existen algunos inconvenientes: la velocidad máxima calculada es sólo aproximadamente 1,7 veces más rápida de lo que ya se podría lograr con la ayuda gravitacional de Júpiter, que no requeriría todo el sofisticado blindaje térmico.
Sin embargo, esto tiene otras desventajas, como que la dirección en la que puede viajar la nave espacial está limitada por la ubicación de Júpiter en relación con otros objetos de interés. Por otro lado, al orbitar alrededor del Sol, es posible llegar a prácticamente cualquier lugar del sistema solar y más allá con la combustión controlada adecuada.
Como señala el Dr. Benkoski en el informe final, hizo muchas suposiciones al realizar sus cálculos de modelado, incluido que el sistema sólo podría utilizar tecnologías ya desarrolladas en lugar de tecnologías especulativas que podrían afectar dramáticamente los resultados.
Por ahora, no parece que la NASA haya seleccionado este proyecto para pasar a la Fase II, y no está claro qué trabajo futuro está previsto para un mayor desarrollo. Al menos, es un paso hacia la comprensión de lo que sería necesario para enviar realmente una nave espacial más allá del Sol y hacia el espacio profundo a una velocidad mucho más rápida que cualquier otra cosa hasta ahora. Dada la continua atención de la NASA a este tema, sin duda, algún día una de las misiones logrará hacerlo.
Con información de OSTI
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