Resulta, Los combustibles verdes son ciencia espacial.

La exploración espacial puede habernos dado imágenes de nuestro prístino, Planeta Tierra azul y sensibilización para proteger nuestro medio ambiente, pero eso no es bueno si los cohetes que nos llevan a la órbita están basados ​​en viejos, Propelentes tóxicos.

Por décadas, el propulsor de cohetes más común ha sido la hidracina, un compuesto tóxico de nitrógeno e hidrógeno que figura en la lista de sustancias altamente preocupantes de la UE. También es la causa sospechada de tasas anormalmente altas de trastornos hormonales y sanguíneos alrededor del sitio de lanzamiento del cohete Baikonur en Kazajstán.

Es por eso que los científicos del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) en Lampoldshausen están trabajando en nuevos, combustibles más ecológicos que pueden preparar los métodos de exploración espacial para el futuro y hacerlos respetuosos con el medio ambiente.

Los esfuerzos se centran en un compuesto conocido como dinitramida de amonio (ADN), que cuando se calienta se descompone en solo nitrógeno, oxígeno, y agua.

"El ADN fue una sal oxidante que se encontró por primera vez en la Unión Soviética, pero fue redescubierto en Suecia en la década de 1990, donde tuvieron la idea de convertirlo en un propulsor líquido, "dijo el Dr. Michele Negri, líder de un proyecto de propulsión espacial llamado RHEFORM.

El problema es que el ADN es una sal, por lo que es sólido. Si bien se puede disolver en otros combustibles como metanol o amoníaco, se necesita una temperatura elevada, más de 1500ºC, para encenderlo.

"Los propulsores de hidracina no requieren precalentamiento, si abres las válvulas, empiezan a disparar. Por otra parte, con un propulsor ADN, si simplemente abre la válvula, la mezcla saldrá en forma líquida. No reaccionaría "Dijo el Dr. Negri.

El proyecto RHEFORM analizó el propulsor LMP-103S basado en ADN utilizado por una empresa espacial sueca llamada ECAPS, que era socio del proyecto y ya ha lanzado 13 sistemas de propulsión basados ​​en el compuesto.

Fácil encendido

Para abordar el problema del encendido fácil, el proyecto buscaba desarrollar una mejor, catalizador más reactivo para que el combustible pueda reaccionar a temperatura ambiente. La hidracina siguió el mismo camino de desarrollo temprano.

"A principios de los años 60 no podían disparar a temperatura ambiente, pero luego desarrollaron un catalizador que era lo suficientemente bueno, "Dijo el Dr. Negri.

Dichos catalizadores funcionan aumentando el área de superficie para que tengan lugar las reacciones, facilitando que ocurran a temperaturas más bajas, o posiblemente agregando un compuesto como un metal para aumentar la reactividad.

"El catalizador en forma de gránulos estaba compuesto únicamente por un soporte (fase), que son los gránulos en sí mismos, generalmente un material cerámico con una gran superficie específica, ", dijo." Además de eso, puede colocar una fase activa, que es típicamente un metal ".

Después de probar muchos materiales, los científicos del cohete descubrieron que el hexaaluminato sería el mejor material base.

Pero, ¿qué pasaría si los gránulos simples pudieran mejorarse para tener un área de superficie aún más ideal para hacerlos más reactivos?

Impresión 3d

Descubrir, utilizaron modelado por computadora e impresión 3-D para crear estructuras complejas en forma de panal conocidas como monolitos, y así aumentando la superficie.

"Esto se hizo básicamente en la industria del automóvil (en la creación de convertidores catalíticos), Reemplazo de los pellets con una estructura monolítica.

Con el know-how de nuestro socio de proyecto (empresa de impresión 3D) LITHOZ, pudimos imprimir estructuras muy complicadas en cerámica, y luego usar eso como catalizador, "Dijo el Dr. Negri.

La cerámica del catalizador se asienta dentro de la cámara de empuje en un motor de cohete, a través del cual se inyecta el propulsor antes de salir por la boquilla del motor durante el lanzamiento.

"Pudimos hacer que reaccionaran a escala de laboratorio, justo por encima de una temperatura de 100 grados, ", dijo." Lo ideal sería que pudieran comenzar en condiciones ambientales normales, no requiere ningún tipo de precalentamiento ".

El Dr. Negri dice que el próximo paso para lograr la ignición del ADN a temperatura ambiente probablemente sería usar propelentes que no contienen agua.

El agua hace que los propulsores sean más estables, y más seguro para enviar, pero también los hace menos reactivos.

"Puede jugar mucho con la composición para encontrar una buena compensación entre diferentes factores, por ejemplo rendimiento, como impulso específico, almacenabilidad, o explosividad, " él dijo.

Más económico

Además de ser más ecológico, El ADN también podría ser más económico. "Alimentar un satélite con LMP-103S es mucho más fácil que la hidracina, dado que para el primer lanzamiento ha gastado solo un tercio de la mano de obra necesaria para la hidracina más peligrosa, ", dijo. Incluso si el propulsor es un poco más costoso, el costo total de la vida podría ser menor, Agrega el Dr. Negri.

Agencia espacial estadounidense NASA, which was not involved in the RHEFORM project, agrees that there is a need for greener rocket fuels and is working on a safer-to-handle propulsion system.

"While effective, hydrazine is highly toxic and requires special measures be taken for proper handling, " said Dayna Ise, programme executive of NASA's Technology Demonstration Missions.

"Non-toxic, "green" propellant and compatible systems offer a safer and more efficient alternative for the next generation of launch vehicles and spacecraft."