La NASA avanza hacia misiones tripuladas a Marte tras probar exitosamente, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro del sur de California, un nuevo propulsor electromagnético alimentado por litio que alcanzó una potencia de 120 kilovatios, un registro nunca antes logrado en pruebas estadounidenses.

Esta tecnología se postula como la base de futuras misiones que buscarán transportar astronautas y naves robóticas tanto al planeta rojo como a otros destinos del sistema solar, según detalló el administrador de la agencia, Jared Isaacman, al medio NASA.

A diferencia de experimentos anteriores, el prototipo sometido a prueba logró superar ampliamente las capacidades de los actuales propulsores eléctricos operativos en la flota de la agencia espacial estadounidense.

La primera activación de este propulsor proporcionó datos técnicos esenciales para el siguiente ciclo experimental, fortaleciendo los planes de la NASA de desarrollar sistemas de propulsión más eficientes, robustos y aptos para soportar viajes de larga duración.

El programa liderado desde el Laboratorio de Propulsión Eléctrica del JPL, y reportado por NASA, logró en cinco encendidos consecutivos que el electrodo central de tungsteno alcanzara temperaturas superiores a los 2.800 grados Celsius (5.000 grados Fahrenheit).

Los experimentos se desarrollaron en la única instalación en Estados Unidos capaz de poner a prueba motores que utilizan vapor metálico como propelente, en condiciones que simulan el vacío espacial y bajo un intenso régimen energético.

El administrador de la NASA, Jared Isaacman, enfatizó el avance técnico alcanzado gracias a esta tecnología y su relevancia estratégica: "En la NASA trabajamos en muchos proyectos a la vez y no hemos perdido de vista Marte. El buen desempeño de nuestro propulsor en esta prueba demuestra un progreso real hacia el envío de un astronauta estadounidense al Planeta Rojo. Esta es la primera vez en Estados Unidos que un sistema de propulsión eléctrica opera a niveles de potencia tan altos, alcanzando hasta 120 kilovatios. Continuaremos realizando inversiones estratégicas que impulsarán ese próximo gran salto".

Los propulsores eléctricos que han impulsado misiones recientes, como Psyche, utilizan energía solar para acelerar gases, generando un empuje leve pero constante que permite alcanzar grandes velocidades tras meses de funcionamiento. El propulsor probado en el JPL es de tipo magnetoplasmodinámico (MPD) y utiliza vapor de litio metálico como combustible, lo que lo diferencia radicalmente de los sistemas actuales.

Este tipo de tecnología ha sido objeto de investigaciones desde la década de 1960, pero nunca se había probado operativamente ni a estos niveles de potencia. El motor MPD destaca por elevar corrientes eléctricas muy altas que interactúan con campos magnéticos, acelerando electromagnéticamente el plasma de litio, un principio distinto de la simple ionización de gases nobles utilizada en los propulsores convencionales.

Durante la prueba, el propulsor alcanzó picos de 120 kilovatios, más de 25 veces la máxima potencia de los propulsores eléctricos instalados en la nave Psyche, que posee actualmente el récord operativo en la NASA. La aceleración suave de Psyche en el vacío espacial le permite alcanzar velocidades de hasta 124.000 millas por hora (199.500 kilómetros por hora), pero el MPD eleva sustancialmente la capacidad de empuje y eficiencia energética.

El científico principal del experimento, James Polk, científico investigador sénior del JPL, narró que el diseño y la construcción de estos prototipos requirieron dos años de trabajo antes de alcanzar la primera prueba exitosa: "Es un momento crucial para nosotros, ya que no solo demostramos que el propulsor funciona, sino que también alcanzamos los niveles de potencia previstos. Y sabemos que contamos con una buena plataforma de pruebas para empezar a abordar los retos de la ampliación de escala".

Polk observó la prueba desde una pequeña abertura hacia el interior de la cámara de vacío, de 8 metros de longitud y refrigerada por agua, donde la boquilla exterior del propulsor brilló intensamente, generando una columna de humo rojo. Polk aporta una extensa trayectoria en el ámbito de la propulsión eléctrica: participó en la misión Dawn y en Deep Space 1, que representaron las primeras pruebas de motores eléctricos fuera de la órbita de la Tierra.

El objetivo a mediano plazo del equipo del JPL es escalar los prototipos hasta alcanzar potencias de entre 500 kilovatios y 1 megavatio por propulsor. La robustez de los materiales se pondrá a prueba, ya que la operación a temperaturas tan elevadas exige que los componentes mantengan integridad estructural durante ciclos prolongados: una misión tripulada a Marte requeriría un rango de 2 a 4 megavatios de potencia, tarea que obligaría a operar múltiples motores MPD de forma continua, sumando más de 23.000 horas de funcionamiento.

Los propulsores MPD alimentados por litio ofrecen ventajas combinadas: eficiencia en el uso del propulsor, capacidad para alcanzar potencias elevadas y un empuje notablemente superior al de los motores eléctricos en uso. Si se logra completar su desarrollo y se incorporan fuentes de energía nuclear complementarias, estos sistemas podrían reducir de forma significativa la masa de lanzamiento de misiones de larga duración, al tiempo que soportan las cargas científicas y logísticas imprescindibles para una expedición tripulada a Marte.

La propulsión eléctrica ya ofrece un consumo muy inferior de combustible respecto a los cohetes convencionales: en términos comparativos, consume hasta un 90 % menos de propelente para lograr un trayecto similar. Los actuales propulsores como los de la misión Psyche se basan en este principio, logrando obtener velocidades muy elevadas gracias a la aceleración gradual en entornos de vacío.

Los propulsores magnetoplasmodinámicos representan la próxima frontera tecnológica en este campo, al incorporar la aceleración de plasmas metálicos mediante campos magnéticos intensos. La elección del litio como material propulsor responde a sus propiedades físicas y su eficiencia, ambos factores fundamentales para el rigor operativo y la sostenibilidad de una misión de años de duración.

El equipo del JPL, como lo relató James Polk a NASA, ha enfocado su investigación en superar los límites térmicos y energéticos previos, con vistas a cumplir los requisitos críticos de futuras misiones tripuladas a Marte. La combinación de alta potencia, eficiencia energética y escalabilidad es lo que distingue a esta tecnología como candidata para definir la próxima gran generación de motores espaciales.

Con estos avances recientes, la NASA refuerza su liderazgo en el desarrollo de tecnologías de propulsión, encaminando tanto la exploración robótica como la tripulada del sistema solar hacia objetivos que, hasta hace poco, parecían inalcanzables.

Fuente: telam