Els propulsors de ions T6, eficaços per al combustible, enviaran a BepiColombo a Mercuri el 2024

La manera més senzilla d’explicar l’avantatge de l’exploració espacial d’un propulsor de ions sobre un coet és comparar-los amb un estil senzill de “Tortoise and the Hare”: el més ràpid dels dos, en aquest cas, el coet no sempre guanya la cursa..

"La llebre és un sistema de propulsió química i una missió on es pot disparar el motor principal durant 30 minuts o una hora i després per a la major part de la missió que costa", explica Michael Patterson, tecnòleg sènior del programa In-Space Propulsion Technologies del NASA. Invers. "Amb la propulsió elèctrica, és com la tortuga, ja que vas a la velocitat inicial de la nau espacial molt lentament, però continuem empenyent durant molt de temps, moltes milers d’hora, i llavors la nau espacial acaba prenent un delta molt gran fins a la velocitat."

Els propulsors d’ions s’utilitzaran a la missió de l’Agència Espacial Europea (ESA) a Mercury. El BepiColombo (potser la nau sonora més britànica fins ara) es llançarà el 2017, volarà per Venus el 2019 i el 2020 i serà captat per la gravetat de Mercury el 2024.

La nau utilitzarà propulsors de ions T6 especialment dissenyats que permetran a l'ESA estudiar el planeta més intern de la nostra galàxia durant una durada de la missió de gairebé set anys. Dos orbiters de l'ESA i l'Agència Espacial Japonesa (JAXA) desplegats per BepiColombo també podran analitzar la superfície del planeta durant un any terrestre.

La logística del llarg viatge no seria possible sense la tecnologia de propulsió ió, que Patterson desenvolupa des de fa anys com a enginyer de disseny per a la missió Deep Space 1 Dawn de la NASA i el principal investigador del sistema de propulsió Evolution Xenon Thruster (NEXT). Diu que la tecnologia ofereix una eficiència de combustible molt més alta, la possibilitat de realitzar missions més llargues (com la que està duent a terme BepiColombo) i un procediment de descàrrega prohibitiva menys costós. Actualment, afirma, el 50 per cent de la massa d’un coet es dedica als propulsors químics.

"Amb els propulsors de coets típics gastareu la meitat del vostre vehicle de llançament (en massa) només per posar el propulsor a l'espai per poder empènyer el que vulgueu empènyer a la següent ubicació", diu Patterson. "Mitjançant l'eliminació d'aquest sistema de propulsió química a la nau espacial i la posada en marxa de propulsió elèctrica, podeu canviar aquest nombre dràsticament fins als 10, 15 o el 20 per cent de la massa total".

Els propulsors d'ions electrostàtics de reixeta, com el T6, utilitzen el gas xenó com a propulsor. Neil Wallace, enginyer de la propulsió de l'ESA, va dir en un comunicat que, assumint la "mateixa massa de propulsor", els propulsors T6 poden fins i tot accelerar fins a una velocitat "15 vegades més gran que un propulsor químic convencional".

Per descomptat, la creació d’una manera eficient de llançar coets ha estat el focus de SpaceX, ja que l’empresa fundada per Elon Musk va demostrar recentment que podria reutilitzar els coets i aterrar-los amb drones a l’oceà.

No obstant això, Patterson assenyala que la propulsió iónica, que serà una benedicció per als costos de l'exploració espacial, ha progressat a velocitats "glacials".

"La taxa d’aplicació de la tecnologia per part de la NASA i de l’Agència Espacial Europea està a un ritme bastant baix", diu. "Si parlem d’electrònica de consum, entre concepte i aplicació, triga entre nou i dotze mesos. Els propers sistemes de propulsió iònica, que estan substituint els motors que vaig construir i provar fa 15 anys aquest mes; estem parlant de la primera aplicació de la mateixa en 2021."

Aquesta setmana, la NASA va concedir a la companyia amb seu a Califòrnia Aerojet Rocketdyne un contracte de 67 milions de dòlars per desenvolupar motors de ions amb energia solar, que podrien estendre la seva vida útil fins i tot més temps que els motors d'ions d'alta eficiència que funcionen a bord del BepiColombo.

Ara com ara, els impulsors de ions T6 que alimenten el viatge de BepiColombo d’EAS, juntament amb una mica d’ajuda dels propulsors de propulsors elèctrics i elèctrics solars, seran prou hàbils com per dirigir les naus espacials durant tota la missió de set anys, mentre que els científics, en el passat, han tingut per basar-se en el mètode de tirador usant l'atracció gravitatòria d'un planeta - El marcià estil.

La missió d’EAS s’acosta ràpidament i l’agència acaba de completar les proves dels nous propulsors T6, que són el germà més gran de la T5, aquesta setmana. Patterson diu que la NASA també implementarà diverses missions basades en propulsors d'ions en els anys 2020.

Patterson diu que la NASA ja ha fet la vigilància orbital de tots els objectes "relativament fàcils" amb propulsió química, però necessitarà sistemes d'ions per arribar a objectius de major valor, com ara llunes i asteroides més petits i més llunyans, que són més difícils d'orbitar sense la habilitats correctives estables d’un propulsor ió.

"Ara, arribareu a una ciència més interessant com entrar a les òrbites de les llunes de Saturn o Júpiter o Mart i fer una ciència fascinant on hi hagi un potencial per provar la vida en altres llocs", diu Patterson. "Són objectius científicament valuosos, però són realment difícils de fer des del punt de vista de la propulsió".