Propulsores eléctricos desarrollados por NASA permiten a satélites comerciales mantener órbita y extender vida de misión

La nave Dawn de la NASA usó un propulsor iónico de alta eficiencia para visitar Ceres y Vesta en el cinturón de asteroides. Este método eléctrico de propulsión ahora se fabrica para pequeños satélites por Orbion Space Technology.

Al igual que los comestibles, los satélites tienen vida útil.

En órbita baja terrestre, los satélites están sujetos a una cantidad minúscula de arrastre atmosférico que, con el tiempo, los frena y decae su órbita. Los propulsores se usan para elevar órbitas y que los satélites permanezcan en el espacio. Pero cuando se acaba el combustible, el arrastre se acumula, y el satélite eventualmente reentra en la atmósfera.

Si bien son necesarios para asegurar que estos satélites permanezcan años, la mayoría de estos propulsores usan propulsores químicos, que son pesados y requieren mucho espacio de almacenamiento. Pero una empresa de la Península Superior de Michigan busca resolver este problema con ayuda de una tecnología que la NASA ha estado perfeccionando.

Propulsores Aurora de Orbion

Los propulsores Aurora de Orbion son pequeños y eficientes pero lo bastante potentes para mantener órbitas de pequeños satélites durante varios años.

Orbion Space Technology de Houghton, MI, fue fundada en 2016 por Brad King y Jason Sommerville, ambos con experiencia previa en proyectos en o financiados por la NASA. Los dos vieron un mercado para formas de hacer que los satélites duren más en órbita o lleven más carga útil que combustible. Cumplir este reto requería un propulsor que no necesitara mucho combustible.

Propulsores de efecto Hall

Los propulsores de efecto Hall, un tipo de tecnología de propulsor iónico, usan electricidad en lugar de reacciones químicas para impulsar naves. Usan la carga de un campo eléctrico para acelerar un propelente gaseoso, comúnmente un gas noble como xenón. La NASA ha usado propulsores iónicos en unas pocas misiones interplanetarias, como la nave Dawn que visitó Ceres y la misión Double Asteroid Redirection Test (DART) para impactar un asteroide.

Los fundadores de Orbion vieron la tecnología crecer de concepto experimental a uso regular en misiones por el sistema solar, pero para hacer estos propulsores viables para operadores de satélites, tuvieron que recurrir a los expertos.

Colaboración con NASA Glenn Research Center

El Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland ha tenido un papel profundo desarrollando propulsores iónicos para misiones científicas de la agencia, diseñando y evaluando propulsores para Dawn y DART, así como mejorando la tecnología en general.

Orbion firmó un Acuerdo de Uso de Datos con Glenn para recibir información detallada del desarrollo de estos motores, así como una licencia de evaluación no exclusiva. Una razón por la que Orbion recurrió a la NASA fue los avances en investigación de materiales para propulsores iónicos así como el calentador de cátodo que Glenn desarrolló, que mejora eficiencia eléctrica y vida operativa.

"Empezamos discutiendo calentadores, pero ha habido otras discusiones viendo más aspectos que pueden utilizar", dijo Timothy Verhey, Científico Aeroespacial en la Rama de Sistemas de Propulsión Eléctrica en Glenn. "En muchos sentidos nos convertimos en guardianes del conocimiento para muchas empresas".

Durante el acuerdo, el equipo de Orbion tuvo muchas interacciones con investigadores en Glenn. Esto incluyó asistencia técnica directa y algunas visitas al centro.

"Nos invitaron a verles construir componentes complejos y tomar notas sobre cómo configuraban sus sistemas", dijo Jason Makela, VP de Ingeniería en Orbion. "También podemos llamar por teléfono a alguien allí, y se entusiasmarán técnico".

Resultados y comercialización

El resultado final es que los propulsores de Orbion, bajo la marca Aurora, son tan capaces como los que la NASA construye para misiones de espacio profundo, con muy alto delta-v e impulso específico, mediciones de cuánto esfuerzo cuesta cambiar velocidad, así como eficiencia de empuje. El producto de Orbion también es altamente configurable, asegurando que se pueda adaptar a lo que un satélite necesite para mantenerse en órbita.

Orbion ha vendido varios propulsores Aurora, tanto al gobierno como a empresas privadas. Recientemente, la empresa firmó contrato con un gran operador comercial de satélites para proveer propulsores iónicos para su nueva constelación de naves de observación terrestre. Makela dijo que sin la riqueza de experiencia de NASA aprovechada dentro y fuera de la empresa, Orbion no habría llegado donde está hoy.

"Es genial estar en trato de nombre con estos expertos", dijo Makela. "Realmente pudimos pararnos sobre hombros de gigantes aquí".

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