Los motores cohetes iónicos conocidos como propulsores de efecto Hall, que se valen de un flujo de iones hiperveloz para propulsar un vehículo en el espacio, se utilizan con éxito desde hace tiempo. La erosión de las paredes de los canales de descarga, sin embargo, ha limitado su aplicación. Un equipo de investigadores de la NASA y del Instituto Tecnológico de California (Caltech) ha encontrado una manera de controlar con eficacia esta erosión, mediante la estrategia de reconfigurar el campo magnético del motor de un modo tal que protege a las citadas paredes del bombardeo iónico.
La propulsión iónica ejerce una aceleración muy débil pero durante un largo tiempo. No sirve, por ejemplo, para impulsar una nave desde la superficie de la Tierra al espacio. Pero en cambio sí permite hacer viajes por el espacio, con un consumo muy pequeño de energía.
Los iones son producidos en los propulsores de efecto Hall cuando los electrones de una corriente eléctrica colisionan con los átomos, formándose un plasma en la cámara de descarga. La propulsión es generada entonces por la interacción de esta corriente con un campo magnético aplicado que crea un fuerte campo eléctrico. El campo magnético es mayormente perpendicular con respecto a las paredes del canal, mientras que el campo eléctrico es mayormente paralelo con respecto a las paredes. Este campo eléctrico acelera los iones hasta velocidades muy altas (de más de 72.000 kilómetros por hora (más de 45.000 millas por hora) hacia la abertura de escape. Sin embargo, la presencia de un plasma en la cámara de descarga del propulsor influye también sobre un pequeño componente del campo eléctrico paralelo a las líneas de campo magnético. Este componente acelera a algunos iones hacia la cámara de descarga (en vez de hacerlo hacia la abertura de escape) provocando la erosión.
Guiándose por la teoría y por simulaciones numéricas, el equipo de Ioannis G. Mikellides, Ira Katz, Richard R. Hofer, y Dan M. Goebel, ha diseñado una configuración en la que se minimiza el efecto del plasma sobre las líneas de campo magnético a lo largo de las paredes, obligando a que el campo eléctrico sea perpendicular a las líneas. A juzgar por las predicciones numéricas, el efecto de esta nueva configuración sería el de acelerar a los iones lejos de las paredes, mientras que también reduciría significativamente la energía de estos en la zona adyacente a las paredes. La erosión se reduciría entonces sin reducir la eficiencia propulsora.
La nueva configuración, que se puede definir como un escudo magnético, ha sido verificada por medio de experimentos al vacío utilizando un propulsor modificado. Los resultados de las simulaciones, combinados con los de los experimentos, demuestran que hay entre 100 y 1.000 veces menos erosión en la pared cuando se usa el escudo magnético.
La propulsión iónica es un campo que ha registrado muchas innovaciones en los últimos años. Al respecto cabe destacar, por ejemplo, la labor del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), en la ciudad de Atlanta, Estados Unidos. En esa entidad se realizó un importante proyecto de mejoras, de cuyo inicio los redactores de NCYT de Amazings informamos en un artículo del 25 de noviembre de 2009 (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/251109d.html). Ya hay numerosas sondas espaciales que han usado la propulsión iónica con buenos resultados. Por ejemplo, el motor iónico de la sonda lunar europea SMART-1, lanzada al espacio el 27 de septiembre de 2003, acumuló en su primer año en el espacio unas 3.300 horas de funcionamiento, habiendo recorrido unos 78 millones de kilómetros (en una ruta en espiral alrededor de la Tierra); y sólo consumió 52 kilogramos de combustible.
NCYT
No hay comentarios