¿Quién no recuerda la batalla espacial entre los rebeldes y las Tie Figther de Darth Vader y las tropas imperiales alrededor de la Estrella de la Muerte en la escena final de Star Wars (1977)?, ¿qué similitud guarda esta escena con un remarcable ejemplo de exploración espacial actual? La respuesta es el uso de propulsión eléctrica para impulsar vehículos espaciales, y el ejemplo actual se llama Dawn, una misión de la NASA que tras explorar el asteroide Vesta está ahora en ruta hacia el asteroide Ceres. De hecho, Dawn no es el primer ejemplo del uso de la propulsión eléctrica en exploración espacial, algunos de sus más notables predecesores fueron Smart-1, una misión de la Agencia Espacial Europea que orbitó la Luna en 2006, y el Deep Space I, sonda lanzada en 1998 y que fue la primera misión del programa New Millenium de la NASA.
¿Cuál es el principio de la propulsión eléctrica y por qué es una tecnología beneficiosa? El principio que permite el funcionamiento de los motores eléctricos espaciales es sustancialmente distinto a la propulsión eléctrica que se está implementando en automóviles y que lleva tiempo siendo aplicada en trenes. En este caso, un gas, normalmente Xenón, es excitado al ser bombardeado por electrones. A causa de estas colisiones, los átomos pueden llegar a perder varios electrones (en general de uno a tres) quedando cargados positivamente. A continuación, se crea un campo eléctrico que acelera los átomos hasta velocidades que pueden ser 10 veces mayores que las conseguidas por medio de procesos de combustión en motores cohete convencionales. La velocidad a la que las partículas son aceleradas es directamente proporcional al empuje conseguido, por lo que este sistema de propulsión es altamente eficiente. En otras palabras, se puede conseguir acelerar un vehículo espacial hasta una determinada velocidad, usando mucho menos combustible (si se le puede llamar así, ya que en la propulsión eléctrica no existe combustión) y consiguiendo, por tanto, aumentar el peso que puede ser dedicado a la carga de pago.
Hasta aquí todo suena muy bien, pero existe un inconveniente: la cantidad de gas Xenón que puede ser usado por el sistema de propulsión está limitada por la potencia del circuito eléctrico, y esta potencia está a su vez limitada por la capacidad de generación del vehículo espacial.
Con la tecnología actual de paneles solares, la potencia eléctrica que puede ser dedicada a la propulsión es de aproximadamente 10 kW para misiones en el espacio profundo. El flujo de gas Xenón en estas condiciones es de 0.015 gramos por segundo, para conseguir un empuje total de 300 milinewtons, menor que la fuerza de una hoja de papel en caída libre. Esto no es un impedimento para misiones en la que el tiempo no es un factor fundamental, debido a que lo importante es la velocidad final que alcanza un vehículo espacial (para vencer la fuerza gravitatoria de un asteroide o planeta, por ejemplo) y no el tiempo necesario para alcanzar esa velocidad. Sin embargo, recrear la escena de Star Wars requeriría conseguir una tecnología que permitiera una enorme potencia eléctrica, algo que queda, por ahora, en el terreno de la ciencia ficción.
A pesar de las limitaciones, la propulsión eléctrica en el espacio tiene un futuro prometedor. El proyecto de la NASA que tiene como objetivo capturar un asteroide utilizará este tipo de propulsión para impulsar el vehículo espacial y para, posiblemente, demostrar que tenemos la tecnología necesaria para desviar la trayectoria de un hipotético asteroide que estuviera en rumbo de colisionar con la Tierra. Las batallas espaciales quedan, por ahora, relegadas a la imaginación de cineastas, escritores y aficionados a la ciencia ficción, pero siempre sin olvidar que la ficción de hoy puede ser la realidad del mañana.
Alejandro López Ortega, doctor en Ingeniería Aeroespacial
