Los propulsores eléctricos desarrollados por la NASA permiten que los satélites comerciales mantengan la órbita y extiendan la vida útil de la misión

La nave espacial Dawn de la NASA utilizó un propulsor de iones de alta eficiencia para visitar Ceres y Vesta en el cinturón de asteroides. Orbion Space Technology fabrica ahora este método eléctrico de propulsión para satélites pequeños. (Imagen:NASA)

Al igual que los alimentos, los satélites tienen una vida útil.

En la órbita terrestre baja, los satélites están sujetos a una cantidad minúscula de resistencia atmosférica que, con el tiempo, hace que se ralenticen y decaiga su órbita. Los propulsores se utilizan para impulsar las órbitas para que los satélites puedan permanecer en el espacio. Pero cuando se quedan sin combustible, la resistencia aumenta y el satélite acabará volviendo a entrar en la atmósfera.

Si bien es necesario garantizar que estos satélites permanezcan en funcionamiento durante años, la mayoría de estos propulsores utilizan 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 la ayuda de una tecnología que la NASA ha estado perfeccionando.

Los propulsores Aurora de Orbion son pequeños y eficientes, pero lo suficientemente potentes como para mantener las órbitas de satélites pequeños durante varios años. (Imagen:Orbion Space Technology Inc.)

Orbion Space Technology de Houghton, MI, fue fundada en 2016 por Brad King y Jason Sommerville, quienes tenían experiencia previa trabajando en proyectos de la NASA o financiados por ella. Los dos vieron un mercado para encontrar formas de hacer que los satélites duren más en órbita o transporten más carga útil que combustible. Para afrontar este desafío se requirió un propulsor que no necesita mucho combustible.

Los propulsores de efecto Hall, un tipo de tecnología de propulsores de iones, utilizan electricidad en lugar de reacciones químicas para impulsar las naves espaciales. Los propulsores de efecto Hall utilizan la carga de un campo eléctrico para acelerar un propulsor gaseoso, normalmente un gas noble como el xenón. La NASA ha utilizado propulsores de iones para un puñado de misiones interplanetarias, como la nave espacial Dawn que visitó Ceres y la misión Double Asteroid Redirection Test (DART) para impactar un asteroide.

Los fundadores de Orbion vieron cómo la tecnología pasó de ser un concepto experimental a usarse regularmente en misiones alrededor del sistema solar, pero para que la empresa hiciera que estos propulsores fueran viables para los operadores de satélites, tuvieron que recurrir a los expertos.

Este propulsor de efecto Hall, que se está probando en el Centro de Investigación Glenn, convierte la electricidad y el gas inerte en fuerza que podría impulsar una nave espacial. Orbion Space Technology se fundó para llevar la alta eficiencia de estos propulsores a pequeños satélites comerciales, y la empresa buscó la ayuda del centro para hacerlo realidad. (Imagen:NASA)

El Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de propulsores de iones para las misiones científicas de la agencia, diseñando y evaluando los propulsores para las misiones Dawn y DART, además de trabajar en la mejora de la tecnología en general.

Orbion celebró un acuerdo de uso de datos con Glenn para recibir información detallada sobre el desarrollo de estos motores, así como una licencia de evaluación no exclusiva. Una de las razones por las que Orbion recurrió a la NASA fueron los avances de la agencia en la investigación de materiales para propulsores de iones, así como el calentador catódico que desarrolló Glenn, que mejora la eficiencia eléctrica y la vida útil.

"Comenzamos hablando de calentadores, pero ha habido otras discusiones que analizan más aspectos que pueden utilizar", dijo Timothy Verhey, científico aeroespacial en la rama de sistemas de propulsión eléctrica de Glenn. "En muchos sentidos nos convertimos en guardianes del conocimiento para muchas empresas".

Durante el transcurso del acuerdo, el equipo de Orbion tuvo muchas interacciones con investigadores de Glenn. Esto incluyó tanto asistencia técnica directa como algunas excursiones al centro.

"Nos invitaron a verlos construir componentes complejos y tomar algunas notas sobre cómo estaban configurando sus sistemas", dijo Jason Makela, vicepresidente de ingeniería de Orbion. "También podemos levantar el teléfono y llamar a alguien que esté allí y se pondrá nervioso".

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

Orbion ha vendido varios de los propulsores Aurora, tanto al gobierno como a empresas del sector privado. Recientemente, la empresa firmó un contrato con un gran operador de satélites comerciales para proporcionar propulsores de iones para su nueva constelación de naves espaciales de observación de la Tierra. Makela dijo que sin la gran experiencia de la NASA aprovechada tanto dentro como fuera de la empresa, Orbion no habría podido llegar a donde está hoy.

“Es fantástico hablar por tu nombre con estos expertos en la materia”, dijo Makela. "Aquí pudimos realmente estar sobre los hombros de gigantes".

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