El ingeniero aero / astro Ken Hara está desarrollando modelos de computadora para ayudar a hacer un poco conocido, pero motor propulsor ampliamente utilizado más adecuado para misiones de larga distancia.

Cuando la mayoría de la gente piensa en viajes espaciales, imaginan cohetes como el imponente Saturno V que envió a los astronautas del Apolo a la luna.

La mayor parte de ese enorme cohete consistía en el combustible que quemaba para lanzar un diminuto la cápsula espacial que transporta la tripulación a la órbita. Allí, libre de la gravedad de la Tierra, pequeñas ráfagas de propulsores que queman combustible guiaron a la cápsula espacial Apolo a la luna y viceversa.

Desde entonces, Los científicos han desarrollado tecnologías alternativas de propulsores que no queman combustibles pesados. En lugar de, Estos propulsores ionizan gases estables como el xenón y el criptón, usar electricidad de las células solares para quitar los electrones de los átomos de gas y crear una corriente de iones cargados positivamente, llamado plasma. La nave espacial empuja este plasma por su escape para propulsarse a través del vacío ingrávido.

Tales propulsores, conocidos como motores de propulsión eléctricos, o propulsores de plasma, actualmente habilita cientos de GPS, Los satélites militares y de comunicaciones realizan pequeñas correcciones de rumbo y mantienen órbitas estables. Pero ahora, Los científicos están desarrollando una nueva generación de propulsores de iones capaces de enviar naves espaciales en misiones de larga distancia por todo el sistema solar. como el módulo Deep Space 1 que visitó el asteroide 9969 Braille y el cometa Borrelly, y la nave espacial Dawn que viajó al cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter.

"Los propulsores de plasma representan el futuro de la exploración espacial, "dijo Ken Hara, profesor asistente de aeronáutica y astronáutica, que está ayudando a desarrollar modelos informáticos para hacer que los motores de iones sean más potentes, eficiente y útil.

Hara dice que los propulsores de plasma tienen una serie de ventajas sobre sus predecesores. Para principiantes, los gases ionizados utilizados como propulsores en los propulsores de plasma pesan menos que los combustibles quemados por los propulsores de la era Apolo. Cada libra que ahorra la nave espacial al reducir su carga de combustible significa más peso para transportar una carga útil científica más grande. Es más, una vez que una nave impulsada por plasma está en el espacio, puede acelerarse con el tiempo de una manera que las naves que queman combustible no pueden, en última instancia, también le da a estos motores ligeros una ventaja de velocidad.

Comprender por qué esto es así implica un concepto llamado velocidad de escape:la velocidad a la que un propulsor sale de un motor. Un motor de combustión tradicional quema una gran cantidad de combustible pero a baja velocidad de escape, una combinación que produce un tremendo empuje. Piense en un cohete en la plataforma de lanzamiento, moviéndose lentamente al principio mientras es levantado por una gran oleada de llamas, luego acelera cuando el tremendo empuje que se genera rompe el agarre de la gravedad y lanza el cohete hacia el cielo.

Por el contrario, un motor de plasma está diseñado para un entorno diferente:propulsa una nave espacial que ya se encuentra en un entorno de gravedad baja o nula. El motor de plasma hace esto emitiendo partículas ionizadas a velocidades de escape extremadamente altas, pero volúmenes muy bajos, propulsando la nave espacial con lo que podría compararse con bocanadas de aire. En el vacío del espacio sin nada que disminuya el impulso de avance de la nave espacial, Estas bocanadas de empuje ionizado permiten que la embarcación aumente la velocidad con el tiempo, yendo más rápido y más lejos que las naves espaciales que queman combustible.

Hara quien fue recientemente honrado por la Sociedad de Propulsión de Cohetes Eléctricos, está creando modelos informáticos para ayudar a mejorar aún más los propulsores de plasma al explorar cómo los plasmas pueden alcanzar velocidades de escape más rápidas y potentes. Para hacerlo Necesita desarrollar modelos computacionales que resuelvan nuevas ecuaciones y verifiquen que sean correctas bajo un análisis matemático riguroso. Luego debe validar estos resultados comparando sus predicciones matemáticas con lo que los científicos experimentales demuestran en los propulsores de plasma del mundo real. "¿Estamos siendo matemáticamente sólidos? y ¿son nuestros modelos físicamente correctos? ", pregunta Hara retóricamente." Ahí es donde está mi verdad ".