La Agencia Espacial Europea ha informado de la primera prueba de un motor de iones ramjet que utiliza aire de la atmósfera circundante como combustible. Un comunicado de prensa publicado en el sitio web oficial de la agencia dice que en el futuro, dichos motores se pueden usar en satélites pequeños, lo que les permitirá operar durante una cantidad de tiempo casi ilimitada en una órbita con una altitud de 200 kilómetros o menos.
Los motores de iones se basan en el principio de ionización de partículas de gas y su aceleración mediante un campo electrostático. Debido a las características de diseño, las partículas de gas en dichos motores se aceleran a velocidades mucho más altas que en los motores químicos. Los motores de iones son capaces de crear un impulso específico mucho más alto y muestran un menor consumo de combustible, pero tienen un inconveniente importante: generan un empuje extremadamente bajo en comparación con los motores químicos convencionales. Es por eso que ahora los motores de iones rara vez se utilizan en la práctica. Ejemplos recientes de su uso incluyen quizás la nave espacial Dawn, que actualmente orbita el planeta enano Ceres, y la misión BepiColombo para explorar Mercurio, que comenzará a fines de 2018.
Diagrama de un motor de iones de aire ramjet.
La configuración estándar de los propulsores de iones que se utilizan hoy en día supone un suministro de combustible, que suele ser gas xenón. Pero también existe el concepto de motores de iones ramjet, que nunca se ha utilizado en misiones espaciales reales. Se diferencia de los motores de iones convencionales en que la fuente de combustible no es un suministro finito de gas, que debe cargarse en el tanque antes del lanzamiento, sino directamente aire de la atmósfera terrestre u otro cuerpo con atmósfera.
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En teoría, una pequeña nave espacial equipada con un motor de este tipo puede estar en órbita baja casi para siempre con una altitud de 150 kilómetros. En este caso, el frenado atmosférico se compensará con el empuje del motor, que extrae aire de esta atmósfera.
En 2009, la Agencia Espacial Europea lanzó el satélite GOCE que, gracias a un motor de iones siempre encendido con suministro de xenón, ha estado en órbita de 255 kilómetros durante casi cinco años. Como resultado del experimento, la ESA decidió comenzar a desarrollar un concepto de motor de iones ramjet para satélites similares de órbita baja.
Instalación de muestreo de gases.
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Prueba de motor de iones con xenón como combustible.
El prototipo se probó dentro de una cámara de vacío. Inicialmente, se introdujo xenón acelerado en la instalación. Como parte de la segunda parte del experimento, se introdujo una mezcla de oxígeno y nitrógeno en el sistema de admisión de gas, que simuló la composición atmosférica a una altitud de 200 kilómetros. En la última parte de la prueba, los ingenieros utilizaron una mezcla de aire limpio para probar la funcionalidad del sistema en el modo principal.
Prueba de motor de iones con aire como combustible.
Nikolay Khizhnyak