Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y la Universidad Politécnica de Madrid han diseñado y patentado un nuevo sistema sin propulsor para satélites que permite la generación de energía eléctrica y empuje a bordo. Esta innovación, que ha dado lugar a dos patentes nacionales, ha despertado el interés de la Agencia Espacial Europea y de la industria espacial.

El sistema se basa en lo que se conoce como una atadura de baja función de trabajo, una delgada, Cinta de aluminio del tamaño de un km de unos pocos centímetros de ancho con propiedades mejoradas de emisión de electrones al recibir luz solar y calor. La cinta, que se enrolla en un carrete durante el lanzamiento, se despliega una vez en órbita.

Vía electromagnetismo, la correa puede generar energía de forma pasiva a medida que baja la altitud del satélite. En cambio, si hay energía disponible para uso a bordo, la correa se puede utilizar para producir una fuerza de empuje que aumenta la altitud de la órbita. Inventor Gonzalo Sánchez Arriaga, Investigador Ramón y Cajal del Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la UC3M, dice, “Esta es una tecnología disruptiva porque permite transformar la energía orbital en energía eléctrica y viceversa sin utilizar ningún tipo de consumible.

"A diferencia de las tecnologías de propulsión actuales, la atadura de función de trabajo bajo no necesita propulsor y utiliza recursos naturales del entorno espacial, como el campo geomagnético, el plasma ionosférico y la radiación solar ".

Las dos patentes "Sistema de generación de energía eléctrica en órbita mediante cables conductores flotantes, "y" Sistema de propulsión en órbita mediante cables conductores flotantes, "se basan en un efecto electrodinámico conocido como arrastre de Lorentz.

El arrastre de Lorentz se puede observar fácilmente dejando caer un imán dentro de un tubo de cobre. "Los anclajes espaciales se han investigado durante décadas y han volado en más de 20 misiones espaciales. Nuestra contribución a esta tecnología proviene de un diseño sorprendentemente simple en el que dos cintas de aluminio livianas desplegadas desde un satélite sin ningún emisor de electrones activo pueden suministrar energía y / o propulsión a una nave espacial. Además, para hacer las cosas más eficientes, pensamos en aprovechar el efecto fotoeléctrico de las cintas expuestas a la luz solar. Creemos que esta es una simplificación extremadamente importante que puede impulsar la tecnología de sujeción, "afirma el otro autor de la patente, Claudio Bombardelli, del grupo de investigación UPM Space Dynamic.

Posibles aplicaciones

El sistema proporciona energía útil en órbita mientras el satélite desorbita, es decir, su altitud se reduce hasta la reentrada y arde en la atmósfera. Por esta razón, la tecnología es ideal para eliminar los desechos espaciales. Además, si el satélite tiene energía a bordo, la correa puede funcionar al revés y generar empuje para aumentar la altitud.

"Esta podría ser una aplicación interesante para la Estación Espacial Internacional (ISS), por ejemplo. Hoy en día, Se debe utilizar una gran cantidad de propulsor para aumentar la altitud de la ISS para compensar la acción de la resistencia atmosférica. Gonzalo Sánchez Arriaga apunta. “Con un amarre de función de bajo trabajo y la energía que proporciona el panel solar de la ISS, la resistencia atmosférica podría compensarse sin el uso de propulsor, " él añade.

Por su sencillez, funcionamiento pasivo, y falta de consumibles, las correas de baja función de trabajo representan una tecnología prometedora para la generación de potencia y empuje en el espacio, según los investigadores. Han proporcionado información sobre ataduras de baja función laboral a la Agencia Espacial Europea y están en contacto con expertos en los EE. UU. Y Japón. Además, partes interesadas importantes en el sector espacial, como la empresa española SENER, mostraron su interés en esta innovación.

Los próximos pasos incluyen la extensión de las patentes al área europea y el inicio de la fabricación de prototipos a pequeña escala. "El mayor desafío es su fabricación porque la correa debe reunir propiedades ópticas y de emisión de electrones muy específicas, "dice Sánchez Arriaga". "Recientemente hemos recibido una pequeña beca de investigación del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad de España para investigar materiales prometedores. También estamos coordinando un consorcio internacional y presentamos una propuesta de I + D FET-OPEN a la Comisión Europea. El proyecto FET-OPEN sería fundamental porque considera la fabricación y caracterización del primer anclaje de baja función de trabajo y el desarrollo de un kit de desorbitación basado en esta tecnología para ser probado en una futura misión espacial. Si está financiado, sería un trampolín hacia el futuro de las ataduras de baja función laboral en el espacio, ", concluye.