Un nuevo propulsor satelital genera empuje sin combustible

Para que un satélite pueda llevar a cabo sus tareas, debe permanecer exactamente alineado en órbita. Una cámara debería apuntar hacia un punto concreto de la Tierra, una antena debería apuntar hacia una estación terrestre y una vela solar debería apuntar con la mayor precisión posible hacia el sol. Este ajuste fino y constante está garantizado por el llamado control de actitud, que compensa pequeños movimientos de rotación y mantiene estable la nave espacial. Hasta ahora, esta tarea la realizaban principalmente ruedas de reacción y pequeñas boquillas de control que emiten gas. Ambos procedimientos tienen claras limitaciones. Las ruedas de reacción pueden saturarse con el tiempo y los jets de control consumen combustible que eventualmente se acabará. Este es exactamente el momento en el que a menudo termina la vida útil de un satélite que, por lo demás, funciona perfectamente. Un sistema de propulsión que no requiera combustible aliviaría este problema fundamental en los viajes espaciales y sería una gran ventaja para muchas misiones.

La clave del nuevo enfoque reside en campos magnéticos extremadamente fuertes. Se generan mediante bobinas superconductoras que transportan corriente eléctrica sin resistencia y, por tanto, pueden transportar corrientes muy elevadas. Sin embargo, estos materiales sólo pierden su resistencia por debajo de una determinada temperatura de transición, por lo que la superconductividad subyacente sigue siendo un desafío técnico. Los superconductores modernos de alta temperatura ya funcionan a temperaturas relativamente suaves y bajas, abriendo así el camino a aplicaciones antes impensables. Si se combina un sistema magnético de este tipo con el campo magnético natural de la Tierra, se crea una fuerza que gira o estabiliza el satélite. El principio es similar a la aguja de una brújula que se alinea en el campo magnético de la Tierra, excepto que la fuerza y ​​dirección del campo artificial se pueden controlar específicamente. De esta manera, un efecto físico se convierte en una herramienta controlable para el control en el espacio.

Un satélite que extrae energía del campo magnético de la Tierra

La empresa neozelandesa Zenno Astronautics, una spin-off de la Universidad de Auckland, informa de la primera operación exitosa en órbita. Su sistema, llamado Z01 Supertorquer, utiliza imanes superconductores para orientar una nave espacial utilizando únicamente la fuerza magnética. La unidad del tamaño de una caja de zapatos fue probada a bordo del satélite Mira de Impulse Space, con sede en California, que se lanzó al espacio en una misión SpaceX en noviembre. Puede encontrar más información técnica y clasificaciones en la descripción oficial del proyecto del fabricante, que describe en detalle la estructura del sistema. Durante la prueba, el dispositivo giró el satélite en la dirección deseada y así realizó las clásicas tareas de control de actitud. La energía necesaria se obtiene de la energía solar de los paneles de a bordo, por lo que es posible el funcionamiento sin combustible. De este modo, el accionamiento sustituye tanto a las pesadas barras magnéticas como a algunas de las ruedas de reacción habituales hasta ahora.

Porque enfriar los imanes superconductores era el mayor obstáculo

El verdadero desafío no reside en el espacio en sí, sino en la temperatura. Las bobinas superconductoras sólo pierden su resistencia eléctrica cuando se enfrían significativamente. El sistema Zenno funciona a unos 77 grados Kelvin, lo que corresponde a unos -196 grados centígrados y el punto de ebullición del nitrógeno líquido. En el espacio, a primera vista parece sencillo, pero el sol calienta un satélite a unos 20 grados centígrados, por lo que el frío no se produce por sí solo. Los ingenieros querían evitar transportar líquidos criogénicos porque son pesados, voluminosos y limitados. En cambio, cubrieron el sistema magnético con varias capas de aislamiento y lo combinaron con una bomba de calor que disipa específicamente el exceso de calor. Los planes para una autopista superconductora utilizando materiales similares muestran que ahora también se pueden probar imanes superconductores para el tráfico en la Tierra. Esto significa que las baterías permanecen permanentemente operativas sin tener que rellenar constantemente el refrigerante.

Qué podría significar la nueva propulsión para los viajes espaciales

La tecnología podría aportar numerosos beneficios a los viajes espaciales. Debido a que ya no se necesita combustible para el control de actitud, se podría extender la vida útil de muchos satélites que actualmente están siendo retirados a medida que se agotan sus suministros. La compañía también planea sistemas más grandes que puedan maniobrar con precisión naves espaciales en órbita o acoplarse entre sí. Lo que es particularmente interesante es la idea de utilizar fuertes campos magnéticos para crear una especie de escudo protector contra la radiación cósmica que podría proteger a las tripulaciones en misiones largas. Los sistemas de lanzamiento electromagnéticos también se encuentran entre los objetivos a largo plazo en los que se está trabajando en todo el mundo, como un sistema de lanzamiento de cohetes eléctricos a gran altitud que también dependa de la aceleración magnética. El modelo probado es todavía un pequeño comienzo, pero se espera que este año le siga un demostrador más grande que explorará más a fondo las posibilidades de la tecnología.