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El motor inventado hace 70 años que puede cambiar las naves espaciales para siempre Monday, 05 June 2023

Polaris, una ‘start up’ aeroespacial alemana, acaba de obtener financiación del ejército de su país para resucitar un diseño de motor espacial de los años 70 llamado ‘aerospike’. Este tipo de motores permiten reducir el peso total de los cohetes mientras que aumentan la carga útil que puede transportar la nave, lo que puede convertirlos en el propulsor ideal para la próxima generación de aviones espaciales.

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Las cohetes espaciales que se construyen actualmente llevan fundamentalmente un mismo diseño de motor con una tobera con forma de campana que concentra la salida de gases en un solo punto. Esto le permite crear el empuje suficiente para contrarrestar la fuerza de la gravedad de nuestro planeta y controlar la dirección exacta a la que la nave sale propulsada fuera de la Tierra.

Aunque estos motores han demostrado de sobra su valía en los últimos años, están diseñados para funcionar con eficacia a una altitud determinada, pero no para todas. Esto les obliga a llevar varias etapas de cohetes que impiden reducir la masa de la nave y elevar cargas útiles mayores de las que llevan ahora.

Todo esto promete solucionarlo el ‘aerospike’, un diseño que lleva rondando desde los años 50 y que la NASA probó en aviones como el SR-71 y consideró como propulsor del transbordador espacial antes de desechar la idea.

Cómo funciona

El motor ‘aerospike’ también emplea la presión del aire para controlar los gases que salen del cohete, pero en lugar de hacerlo fluir por las paredes internas de la tobera, lo hace por el exterior.

Existen dos tipos de diseños de motor aerospike, el lineal que tiene forma de cuña acabada en punta (spike en inglés) que permite apilar varios motores pequeños, y el toroidal, que funciona de una manera similar, aunque su punta es parabólica.

El diseño de tobera en forma de campana (i) y el del ‘aerospike’.
El diseño de tobera en forma de campana (i) y el del ‘aerospike’.

Estos motores reducen hasta un 30% el consumo de combustible y pueden adaptarse a diferentes presiones de aire a distintas altitudes. Polaris asegura que, dependiendo del escenario de la misión, estos motores permiten una mayor masa de carga útil, reducen la masa de despegue del vehículo y aumentan el rendimiento, la velocidad y la altitud y autonomía de vuelo.

Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre con los motores actuales, es difícil conseguir una buena refrigeración. A pesar de esto, Polaris cree que gracias a los recientes avances en impresión 3D se pueden conseguir unos sistemas de refrigeración que hasta ahora eran imposibles de producir.

Perfectos para los aviones espaciales

Los ‘aerospike’ pueden ser una mejor solución para los vehículos de lanzamiento espacial e hipersónicos; sin embargo, funcionan mejor para los aviones espaciales planos como los que propone Polaris.

Estos aparatos pueden despegar y aterrizar como un avión cuando están en la Tierra y moverse como una nave espacial cuando están fuera. Construir una de estas aeronaves es un reto que nadie ha podido superar hasta ahora. El Transbordador Espacial de la NASA tenía forma de avión pero no era capaz de salir de la órbita terrestre sin ayuda de unos cohetes que se desprendían una vez que la nave había alcanzado la altura necesaria.

El transbordador espacial de la NASA.
El transbordador espacial de la NASA.

El último intento serio de construirlos se produjo a finales de la década de los 90. El programa X-33 de la NASA se basó en un diseño de Lockheed Martin, pero se descontinuó en 2001. Tanto Lockheed como la NASA pensaron en dotarlo de un motor ‘aerospike’, aunque finalmente tuvieron problemas técnicos y las prioridades de la agencia espacial americana se enfocaron en otras misiones.

Ahora, Polaris quiere darle una nueva vida a esta tecnología con el dinero del contrato de la BAAINBw (Oficina Federal de Equipamiento, Tecnología de la Información y Apoyo en Servicio del Bundeswehr de Alemania). La compañía asegura que su ‘aerospike’ lineal aumentará el rendimiento de los aviones espaciales, permitiendo una integración más sencilla del motor en el avión espacial, reduciendo la resistencia aerodinámica durante el vuelo de crucero o de planeo de reentrada propulsado por turbina y resolviendo posibles problemas de colisión en la cola durante el despegue o el aterrizaje.

El plan de Polaris es construir un demostrador de avión espacial a escala que será mayor y más pesado que los tres que la compañía ha testado anteriormente. Aunque todavía no ha confirmado cuándo estará listo, este podría ser el desarrollo definitivo que nos acerque a una nueva generación de aviones espaciales.


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