Los sistemas de propulsión eléctrica solar son lo que necesitamos para viajes eficientes a Marte
Hay muchas formas diferentes de llegar a Marte. La propulsión química, que ha demostrado ser la más popular, puede llevar rápidamente una nave espacial al Planeta Rojo. ¿Qué pasa con la propulsión eléctrica?
Las tecnologías de propulsión alternativas han ido ganando terreno en varias aplicaciones del espacio profundo. Ahora, un equipo de científicos españoles ha estudiado de forma preliminar lo que se necesitaría para enviar una sonda a Marte utilizando propulsión totalmente eléctrica tras abandonar la Tierra.
Los sistemas de propulsión eléctrica tienen varias ventajas sobre los cohetes químicos. Si bien nunca podrán ampliarse lo suficiente como para poner algo pesado en órbita, una vez en el espacio, son extraordinariamente eficientes para mover cargas útiles a donde deben ir.
Los sistemas de propulsión eléctrica suelen tener un empuje al menos cuatro órdenes de magnitud menor que el creado por los cohetes químicos. Sin embargo, en el espacio los sistemas de propulsión eléctrica son mucho más lentos, lo que es un punto negativo.
Sin embargo, esto puede no ser una preocupación tan grande para las misiones no tripuladas. Hasta ahora, nadie se ha planteado qué diferencia podría haber entre una misión a Marte impulsada por propulsión eléctrica y no por propulsión química.
Propulsión eléctrica: ¿sí o no?
El estudio más cercano fue diseñado para una visita a las lunas de Marte (Fobos y Deimos), que dependían completamente de la propulsión eléctrica. En ese estudio, los investigadores descubrieron que la opción de propulsión química requeriría 2,5 veces más masa que la opción de propulsión eléctrica.
En un nuevo estudio, los investigadores se centraron en una trayectoria que colocaría una nave espacial de 2.000 kilogramos en una órbita polar alrededor de Marte entre 300 y 1.000 kilómetros.
Teniendo en cuenta estas limitaciones de la misión, los investigadores consideraron varios tipos diferentes de sistemas de propulsión eléctrica. Crearon el requisito adicional de que debía funcionar en el rango de empuje superior de muchos sistemas de propulsión eléctrica. Un empuje de 0,1 N es el mínimo necesario para entrar con éxito en la órbita de Marte.
Esta limitación llevó a la selección del BHT-6000 como sistema de propulsión principal de la misión. Se trata de un propulsor de efecto Hall que funciona a una potencia de entre 2 y 6 kW y puede utilizar propulsores eléctricos relativamente comunes como el Xenon y el Krypton.
Los investigadores utilizaron un modelo multicuerpo para mapear el impacto gravitacional de la trayectoria seleccionada. Luego realizaron simulaciones de una misión con un propulsor químico estándar y el BHT-6000. Lo que encontraron parecía estar en línea con las expectativas generales sobre las ventajas de la propulsión eléctrica. En términos de velocidad, el cohete químico era más rápido, pero no exageradamente.
Un cohete químico podría realizar el viaje en poco menos de un año, mientras que una misión propulsada por un BHT-6000 tardaría aproximadamente 3,2 años. Sin embargo, el peso del sistema de propulsión químico sería 2,4 veces mayor que el del sistema de propulsión eléctrico.
Incluso con un coste de lanzamiento relativamente conservador de 10.000 dólares por kg, esto supondría un ahorro de costes de un sistema de propulsión eléctrica de casi 30 millones de dólares con respecto a la alternativa química.
Esta es una compensación que muchas agencias de exploración espacial pagarían con gusto debido a sus presupuestos limitados. Pero hasta el momento esto es sólo un modelo, ya que no hay ninguna misión planeada al espacio profundo que utilice este método de propulsión eléctrica como sistema de propulsión principal, aunque algunas misiones al espacio profundo, como Hayabusa-2, ya lo han hecho.
Referenncia de la noticia:
Casanova-Álvarez M., Navarro-Medina F., Tommasini D. Feasibility study of a Solar Electric Propulsion mission to Mars. Acta Astronautica, Volume 216 (2024).