Crédito de imagen: NASA / JPL
Se ha probado con éxito un nuevo diseño de motor de iones, bajo consideración para la misión Orbitador Jupiter Icy Moons de la NASA. Esta fue la primera prueba de rendimiento del sistema de iones de xenón de Nuclear Electric, que utilizará un reactor nuclear para generar electricidad para el motor de iones de la nave espacial; los motores de iones anteriores, como Deep Space 1 y SMART-1, funcionan con energía solar. El nuevo motor funcionó con 10 veces el empuje de Deep Space 1, y debería poder funcionar durante 10 años; tiempo suficiente para visitar cada una de las lunas heladas de Júpiter que son posibles candidatos para la vida.
Un nuevo diseño de motor de propulsión iónica, una de varias tecnologías de propulsión candidatas en estudio por el Proyecto Prometheus de la NASA para su posible uso en la misión propuesta del Júpiter Icy Moons Orbiter, ha sido probado con éxito por un equipo de ingenieros en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California.
El evento marcó la primera prueba de rendimiento del motor de iones Nuclear Electric Xenon Ion System (Nexis) en las condiciones de operación de alta eficiencia, alta potencia y alto empuje necesarias para su uso en aplicaciones de propulsión eléctrica nuclear. Para esta prueba, el motor Nexis se alimentó con energía eléctrica comercial. Los motores iónicos utilizados en la nave espacial Orbitador de Júpiter Icy Moons propuesta extraerían su energía de un reactor nuclear espacial a bordo. Los motores de iones, o propulsores eléctricos, impulsarían al orbitador alrededor de cada uno de los mundos helados que orbitan a Júpiter - Ganímedes, Calisto y Europa - para llevar a cabo una exploración extensa y de corto alcance de su composición, historia y potencial para mantener la vida.
"En el primer día de las pruebas de rendimiento, el propulsor Nexis demostró una de las mayores eficiencias de cualquier propulsor de iones de xenón jamás probado", dijo el Dr. James Polk, investigador principal del motor de iones en desarrollo en JPL.
La prueba se realizó el 12 de diciembre, en la misma cámara de vacío en JPL, donde a principios de este año, el propulsor de iones de repuesto Deep Space 1 estableció el récord de resistencia de 30,352 horas (casi 3.5 años) de operación continua. El motor Nexis funcionaba a un nivel de potencia de más de 20 kilovatios, casi 10 veces más que el propulsor Deep Space 1, lo que permite un mayor empuje y, en última instancia, mayores velocidades de la nave espacial para una masa de nave espacial dada. Está diseñado para procesar dos toneladas métricas de propulsor, 10 veces la capacidad del motor Deep Space 1, y operar durante 10 años, dos o tres veces la vida útil del propulsor Deep Space 1.
Los miembros del equipo que trabajaban en el motor Nexis también ayudaron a desarrollar el primer motor de iones volado en la exitosa misión Deep Space 1 de la NASA, que validó 12 tecnologías avanzadas de alto riesgo, entre ellas el uso del primer motor de iones en el espacio.
"El propulsor Nexis es un descendiente más grande y de alto rendimiento del propulsor Deep Space 1 que logra su vida extraordinaria al reemplazar el metal, previamente utilizado en componentes clave, con materiales avanzados a base de carbono", dijo Tom Randolph, gerente del programa Nexis en JPL . "El rendimiento revolucionario del propulsor es el resultado de un extenso proceso de diseño que incluye simulaciones utilizando modelos de computadora detallados desarrollados y validados con la prueba de vida de Deep Space 1 y otros datos de prueba de componentes".
A diferencia de las quemaduras cortas y de alto empuje de la mayoría de los motores de cohetes químicos que usan combustibles sólidos o líquidos, el motor de iones emite solo un tenue brillo azul de átomos de xenón cargados eléctricamente, el mismo gas que se encuentra en los tubos de flash fotográfico y en muchas bombillas de faro. El empuje del motor es tan suave como la fuerza ejercida por una hoja de papel sostenida en la palma de su mano. Sin embargo, a largo plazo, el motor puede entregar 20 veces más empuje por kilogramo de combustible que los cohetes tradicionales.
La clave de la tecnología de iones es su alta velocidad de escape. El motor de iones puede funcionar con unos cientos de gramos de propelente por día, lo que lo hace liviano. Menos peso significa menos costo de lanzamiento, pero una nave espacial propulsada por iones puede ir mucho más rápido y más lejos que cualquier otra nave espacial.
"Esta prueba, en combinación con la prueba reciente del motor de iones de propulsión eléctrica de alta potencia en el Centro de Investigación Glenn de la NASA, es otro ejemplo del progreso que estamos haciendo en el desarrollo de las tecnologías necesarias para apoyar misiones de exploración espacial emblemáticas en todo el sistema solar y más allá ", Dijo Alan Newhouse, director del Proyecto Prometeo. "Hemos desafiado a nuestro equipo con objetivos de rendimiento difíciles y están demostrando su capacidad de ser creativos para superar los desafíos técnicos".
El Proyecto Prometeo de la NASA está haciendo inversiones estratégicas en tecnologías de propulsión eléctrica y energía de fisión nuclear espacial que permitirían una nueva clase de misiones al Sistema Solar exterior, con capacidades mucho más allá de las posibles con los sistemas actuales de energía y propulsión. La primera misión de este tipo en estudio, el Júpiter Icy Moon Orbiter se lanzaría en la próxima década y proporcionaría a la NASA capacidades significativamente mejoradas de capacidades científicas y de telecomunicaciones y opciones de diseño de misiones. En lugar de generar solo cientos de vatios de electricidad como las misiones Cassini o Galileo, que usaron generadores termoeléctricos de radioisótopos, el Orbitador de lunas heladas Jupiter podría tener hasta decenas de miles de vatios de potencia, aumentando el potencial retorno de la ciencia muchas veces.
El desarrollo del motor de iones Nexis está siendo llevado a cabo por un equipo de ingenieros de JPL; Aerojet, Redmond, Wash .; Boeing Electron Dynamic Devices, Torrance, California; Marshall Space Flight Center de la NASA, Huntsville, Ala .; Universidad Estatal de Colorado, Fort Collins, Colo .; Instituto de Tecnología de Georgia, Atlanta, Ga .; y la Corporación Aeroespacial, Los Ángeles, California.
Para obtener más información sobre el Proyecto Prometeo en Internet, visite: http://spacescience.nasa.gov/missions/prometheus.htm.
La información sobre la misión propuesta del Júpiter Icy Moons Orbiter está disponible en: NASA Jimo MIssion.
Fuente original: comunicado de prensa de NASA / JPL
