Algunas de las mejores cosas de la ciencia son elegantes y simples. Un nuevo sistema de propulsión que se está desarrollando en España es ambas cosas, y podría ayudar a resolver un problema creciente con los satélites de la Tierra: la proliferación de basura espacial.
Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España están patentando un nuevo tipo de sistema de propulsión para satélites en órbita que no utiliza ningún propelente o consumible. El sistema es básicamente una correa, en forma de una cinta de aluminio de un par de kilómetros de largo y un par de pulgadas de ancho, que sale del satélite. Los investigadores lo llaman un empate espacial.
"Esta es una tecnología disruptiva porque permite transformar la energía orbital en energía eléctrica y viceversa sin utilizar ningún tipo de consumible". - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
El lazo espacial ligero se enrolla durante el lanzamiento, y una vez que el satélite está en órbita, se despliega. Una vez desplegada, la cinta puede convertir electricidad en empuje o empujar en electricidad. Los investigadores españoles detrás de esto dicen que los lazos espaciales se utilizarán en parejas.
El sistema se basa en lo que se llama una atadura de "baja función de trabajo". Un recubrimiento especial en la correa tiene propiedades de emisión de electrones mejoradas al recibir luz solar y calor. Estas propiedades especiales le permiten funcionar de dos maneras. "Esta es una tecnología disruptiva porque permite transformar la energía orbital en energía eléctrica y viceversa sin usar ningún tipo de consumible", dijo Gonzalo Sánchez Arriaga, investigador Ramón y Cajal del Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la UC3M.
A medida que un satélite pierde altitud y se acerca a la Tierra, la correa convierte ese empuje causado por la gravedad en electricidad para que lo utilicen los sistemas de naves espaciales. Cuando se trata de instalaciones en órbita como la Estación Espacial Internacional (ISS), este sistema de sujeción podría resolver un problema molesto. Cada año, la ISS tiene que quemar una cantidad significativa de propulsor para mantener su órbita. La correa puede generar electricidad a medida que se acerca a la Tierra, y esta electricidad podría reemplazar al propulsor. “Con una correa de función de bajo trabajo y la energía provista por el panel solar de la ISS, el arrastre atmosférico podría compensarse sin el uso de propelente”, dijo Arriaga.
"A diferencia de las tecnologías de propulsión actuales, la correa de función de bajo trabajo no necesita propulsor y utiliza recursos naturales del entorno espacial, como el campo geomagnético, el plasma ionosférico y la radiación solar". - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Para satélites con amplia potencia a bordo, la correa funcionaría en reversa. Usaría electricidad para proporcionar empuje a la nave espacial. Esto es especialmente útil para los satélites cerca del final de su vida operativa. En lugar de languidecer en órbita durante mucho tiempo como basura espacial, el satélite abandonado podría verse obligado a volver a entrar en la atmósfera de la Tierra donde se quemaría sin causar daño.
El sistema de enlace espacial se basa en lo que se llama arrastre de Lorentz. El arrastre de Lorentz es un efecto electrodinámico. (Los entusiastas de la electrodinámica pueden leer todo sobre esto aquí.) No profundizaré en ello porque no soy un físico, pero los investigadores españoles sugieren que el arrastre de Lorentz se puede observar fácilmente observando un imán caer a través de un tubo de cobre. . Aquí hay un video.
Las organizaciones espaciales han mostrado interés en el enlace de baja función de trabajo, y el equipo español está haciendo correr la voz a expertos en los EE. UU., Japón y Europa. El siguiente paso es la fabricación de prototipos. "El mayor desafío es su fabricación porque la correa debe reunir propiedades ópticas y de emisión de electrones muy específicas", dice Sánchez Arriaga.
El Ministerio de Economía, Industria y Competitividad de España ha otorgado al equipo español una subvención para investigar materiales para el sistema. El equipo también presentó una propuesta al consorcio Future and Emerging Technologies (FET-Open) de la Comisión Europea para su financiación. “El proyecto FET-OPEN sería fundamental porque considera la fabricación y caracterización de la primera correa de baja función de trabajo y el desarrollo de un kit de desorbit basado en esta tecnología para ser probado en una futura misión espacial. Si se financia, sería un trampolín hacia el futuro de las ataduras de baja función en el espacio ”, concluyó Sánchez Arriaga.
En este video, Gonzalo Sánchez Arriaga explica cómo funciona el sistema. Si no hablas español, solo activa los subtítulos.
