Propulsión eléctrica en el espacio: el futuro ecosistema espacial de la Unión Europea
En el último decenio, los avances en microelectrónica y la reducción de los costes de lanzamiento han favorecido un aumento del número de satélites en órbita. En los años venideros se prevé lanzar decenas de miles de satélites a fin de mejorar la observación de la Tierra, la navegación y las comunicaciones. En la actualidad hay más de 5 000 satélites en órbita terrestre baja (OTB), que giran alrededor del planeta a altitudes comprendidas entre 200 y 1 600 km. Sin embargo, los satélites en OTB están sujetos a un decaimiento orbital, por el que su distancia a la Tierra disminuye de forma gradual, lo que hace necesario un sistema de propulsión eficiente de bajo empuje para el mantenimiento de posición orbital. La propulsión eléctrica es una tecnología revolucionaria, ligera y muy eficiente, que está especialmente indicada para mantener los satélites en OTB sobrevolando el planeta. Este tipo de propulsión espacial aprovecha la energía eléctrica para acelerar un propergol mediante distintos medios posibles eléctricos y magnéticos. El uso de energía eléctrica mejora el rendimiento de los propulsores de los satélites en comparación con los propulsores químicos convencionales. Además, a diferencia de los sistemas químicos, la propulsión eléctrica requiere muy poco volumen para acelerar una nave espacial. El propergol se expulsa hasta viente veces más rápido que en un propulsor químico tradicional y, por ende, el sistema global es mucho más eficiente. Este hecho reviste especial importancia para las naves espaciales destinadas a misiones de servicio y transporte en órbita. Los sistemas de propulsión eléctrica de alta potencia también podrían contribuir a las misiones a la Luna, Marte y el cinturón de asteroides, ya que su mayor potencia se traduce en mayores valores de empuje, en comparación con los propergoles químicos o la energía solar de los paneles a bordo. La propulsión eléctrica es una tecnología instrumental y estratégica que es fundamental no solo para el futuro ecosistema espacial de la Unión Europea, sino también para garantizar el liderazgo mundial de Europa en los ámbitos de las operaciones y el transporte en el espacio. Su desarrolló reducirá asimismo la dependencia de Europa de proveedores de terceros países de tecnologías espaciales esenciales, lo que garantizará su acceso independiente al espacio. En este nuevo Results Pack de CORDIS se destacan los principales logros de doce proyectos de investigación del programa Horizonte, que han sido financiados por la Comisión Europea en el marco del clúster de investigación estratégica sobre propulsión eléctrica. El clúster consolidó la investigación sobre propulsión eléctrica en dos líneas complementarias de desarrollo tecnológico. La primera se centró en tecnologías incrementales como los propulsores de efecto Hall, los motores iónicos de rejilla y los propulsores de plasma multietapa de alta eficiencia. En la segunda se presentaron otras tecnologías prometedoras y potencialmente disruptivas en el campo de la propulsión eléctrica, entre las que se incluyen conceptos innovadores de propulsores y nuevas tecnologías de apoyo. En el proyecto EPIC2 se identificaron actividades que abordan los retos de investigación y se evaluaron las actividades y resultados de los proyectos. En CHEOPS LOW POWER, CHEOPS MEDIUM POWER y ASPIRE se desarrollaron sistemas de propulsión iónica utilizando la tecnología de efecto Hall, que acelera de forma eficaz los iones para generar un gran empuje. En GIESEPP-MP se demostró la primera plataforma europea de propulsión eléctrica normalizada de motor iónico de rejilla de «enchufar y usar», mientras que en HEMPT-NG2 se desarrolló una tecnología de propulsión iónica basada en el uso de imanes permanentes para el confinamiento del plasma. Otros conceptos prometedores y potencialmente disruptivos en el campo de la propulsión eléctrica fueron los conceptos innovadores de propulsores y las nuevas tecnologías de apoyo. En HIPATIA se probó un sistema de propulsión electromagnética por plasma para su uso en satélites no geoestacionarios y otras naves espaciales pequeñas. En NEMESIS se desarrolló una tecnología de cátodos basados en electruro con propiedades superiores a las de la cerámica convencional. Por su parte, en iFACT se investigó el uso de yodo como propergol para la propulsión eléctrica, a fin de ayudar a reducir los costes y el volumen del combustible. PJP desarrolló un propulsor eléctrico pulsado basado en la física de arco en el vacío que utiliza un propergol de metal sólido. En EDDA se probó cómo los paneles solares a bordo suministran energía eléctrica a los propulsores sin necesidad de un convertidor de potencia y AETHER se centró en la tecnología de aerorreactores, que utiliza gases residuales de la atmósfera superior como propergol en vez del propergol a bordo, lo cual permite que los satélites en órbita terrestre muy baja permanezcan en servicio más tiempo y resulten más rentables.
