Ingenieros españoles buscan un motor de plasma más sencillo, barato y duradero

Tratando de explicar de forma coloquial y sencilla cuáles son las ventajas de un motor eléctrico sobre un motor químico, Eduardo Ahedo Galilea, catedrático de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad Carlos III de Madrid, recurre a una metáfora deportiva: "Los motores químicos, aplicados al transporte en el espacio, dan un impulso fuerte durante un tiempo corto. Son como un corredor de 100 metros lisos. Los motores eléctricos, en cambio, dan impulsos más suaves pero sostenidos durante un periodo de tiempo mucho más largo, como si fuesen un corredor de maratón".

Los motores químicos son los que hemos utilizado en su gran mayoría hasta ahora para la exploración espacial. Son aquellos que utilizan la quema de combustible para generar un chorro de gas muy caliente que, al salir disparado en una dirección, impulsan los vehículos hacia la dirección contraria. Estos motores, a pesar de sus avances y mejoras a lo largo de los siglos, tienen ciertas limitaciones, sobre todo en lo que se refiere a la velocidad que pueden impartir al chorro de gas, así como a la cantidad de combustible que una nave puede llevar al espacio. "Y allí no hay gasolineras, no vas a poder repostar".

Por eso surgió la idea de fabricar motores eléctricos. "Si cogemos el gas y lo ionizamos, convirtiéndolo en plasma, podemos utilizar campos electromagnéticos para acelerarlo y conseguir mucha más energía de forma más sencilla y relativamente barata". Si la velocidad del gas aumenta por 10 con este proceso, la necesidad de combustible disminuye en la misma proporción, solucionando el problema de quedarse sin gasolina en medio de la nada.

Simplificar la parte electrónica del motor

Los motores eléctricos, cuenta Ahedo, llevan años funcionando. Y no solo el VASIMIR, el más publicitado, diseñado por el exastronauta de la NASA Franklin Chang Díaz y que está llamado, si lo que asegura su creador se llega a cumplir, a llevarnos a Marte en poco más de un mes. Empresas como Boeing trabajan en el concepto all electric satelite (satélites completamente eléctricos), con los que ya han realizado las primeras pruebas y que estarían equipados exclusivamente con esta tecnología.

Sin embargo, Ahedo y su grupo de investigación creen que aún existe margen de mejora, y por eso, tras más de quince años estudiando desde el punto de vista científico la propulsión eléctrica, hace un año firmaron un acuerdo con la empresa de ingeniería SENER para desarrollar un prototipo de un nuevo tipo de motor eléctrico, que llaman motor de plasma helicón ("la verdad es que siempre hablamos de él en inglés, no sé exactamente qué nombre le pondremos en español", bromea).

Se trata de un diseño resultado de años de investigaciones y meses de prueba que ya tiene su primer prototipo. Hace pocas semanas lo encendieron por primera vez en el laboratorio de propulsión que tiene la Agencia Espacial Europea en los Países Bajos. Ahedo explica que su objetivo es conseguir un motor de plasma que sea más sencillo y compacto. "Los costes principales de estos motores se van a la electrónica que controla el funcionamiento del motor". Si esta parte se simplifica, los costes se reducen, de forma que su fabricación se hace comercialmente más atractiva.

Primer encendido de nuestro motor espacial de plasma tipo helicón en ESTEC, Países Bajos! pic.twitter.com/afbBWenYTP

Además, cuenta, al hacerlo más compacto, también se logra una vida útil mayor. "Los motores de este tipo que ya funcionan, tienen una vida útil de entre 1 y cuatro años. Nosotros esperamos poder multiplicar ese tiempo entre 2 y 4 veces".

Un área estratégica para la UE

Sin embargo, Ahedo transmite calma y pide lo mismo, ya que no se trata de un proyecto con resultados inmediatos. Como cualquier otra investigación en ingeniería aeroespacial, el tiempo que pasa entre la primera idea y su aplicación comercial puede ser largo, calcula que entre 8 y 10 años. "De momento estamos probando el primer prototipo. El siguiente paso será probar su competitividad, optimizar su diseño, etc."

La propulsión eléctrica es una tecnología estratégica para mejorar la competitividad europea en áreas como las operaciones o el transporte espacial

Una vez que eso ocurra, sus motores podrían tener una gran variedad de aplicaciones. Ahedo menciona dos en concreto. Por un lado, cualquier nave espacial que se desplace por el sistema solar. Por otro, misiones que deban permanecer en órbitas bajas, a entre 200 y 400 kilómetros de la Tierra. "A esa altura se ven afectadas por el rozamiento aerodinámico, y hace falta un impulso sostenido y continuo para que mantengan su posición". Esta, dice, sería una función ideal para la propulsión eléctrica.

No estarán solos en el camino. La propulsión eléctrica ha sido incluida como una de las áreas estratégicas de investigación e innovación europa dentro del programa Horizonte2020, con el programa EPIC (Electric Propulsion Innovation and Competitiveness), que menciona su importancia para mantener la posición europea en la exploración del espacio: "La propulsión eléctrica ha sido identificada como una tecnología estratégica para mejorar la competitividad europea en áreas como las operaciones o el transporte espacial. [...] el objetivo es favorecer grandes avances en propulsión eléctrica para contribuir a garantizar el liderazgo de las instituciones europeas a nivel europeo en el periodo 2020-2030, siempre en coherencia con los programas nacionales, comerciales y de la ESA".