El nuevo concepto de propulsor de cohete magnético podría impulsar a los astronautas a Marte

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Fatima Ebrahimi y el concepto artístico del propulsor de plasma de reconexión magnética en funcionamiento
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Una misión tripulada a Marte puede ser más práctica gracias a un nuevo concepto de cohete desarrollado por Fatima Ebrahimi, física del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), que utiliza campos magnéticos para generar empuje.

Durante los últimos 64 años, ha habido un éxito notable con los satélites y sondas robóticos, pero estos han sido relativamente pequeños, siendo el más pesado el buque de carga ATV con un peso de 44,738 lb (20,293 kg) completamente cargado, y ese solo entró en baja -Orbita terrestre. La sonda de espacio profundo más grande fue la misión Cassini-Huygens a Saturno, que llegó a un peso de 12,467 libras (5,655 kg).


Esto se debe a que el mayor obstáculo para que la humanidad se convierta en una verdadera especie espacial son los motores utilizados para impulsar las naves espaciales a través del sistema solar y más allá. Los cohetes químicos pueden lanzar una cantidad impresionante de empuje, pero tienen muy poco impulso específico. Es decir, no pueden disparar durante mucho tiempo antes de que se les acabe el propulsor. Los sistemas de propulsión eléctrica, como los propulsores Hall, son lo contrario. Solo producen tanto empuje como el peso de una moneda pequeña, pero pueden quemarse durante meses en lugar de minutos, por lo que pueden (lentamente) alcanzar grandes velocidades.

Desafortunadamente, ninguno de los dos es muy atractivo para llevar astronautas a Marte a bordo de naves que pesan decenas, si no cientos, de toneladas. Uno puede dar un comienzo rápido y el otro lento, pero ambos significan un viaje largo y peligroso de meses, si no años. Ambos enfoques de propulsión básicos tienen sus ventajas y desventajas, pero lo que realmente se necesita, al menos, a corto plazo, es uno que combine las propiedades de los dos. Idealmente, algo que tenga un mayor empuje y un impulso más específico.

El nuevo concepto de Princeton funciona utilizando el mismo mecanismo que ayuda a expulsar las erupciones solares del Sol. Estas llamaradas consisten en átomos cargados y partículas llamadas plasma, que están atrapadas dentro de poderosos campos magnéticos donde tienen lugar interacciones complejas.

Para los sistemas de propulsión, Ebrahimi está particularmente interesado en un tipo de interacción llamada reconexión magnética, que es donde los campos magnéticos en plasmas altamente cargados se reestructuran para converger, separarse y volver a converger. Al hacerlo, generan grandes cantidades de energía cinética, energía térmica y aceleración de partículas. Es un fenómeno que no solo se ve en el Sol, sino también en la atmósfera de la Tierra y en el interior de los reactores de fusión Tokamak, como el Experimento Nacional de Torus Esférico de PPPL (NSTX).

De una manera muy general, el propulsor magnético es como los propulsores de iones que son cada vez más comunes en las naves espaciales. Estos funcionan cargando un propulsor formado por átomos pesados ​​como el xenón y luego acelerándolos mediante un campo eléctrico. Para el nuevo concepto de propulsor, los campos magnéticos aceleran.

Hasta ahora, las simulaciones por computadora realizadas por computadoras PPPL y el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Berkeley, California, muestran que un propulsor de reconexión magnética podría producir velocidades de escape 10 veces más rápidas que las de los sistemas de propulsión eléctrica actuales.

«Los viajes de larga distancia llevan meses o años porque el impulso específico de los motores de cohetes químicos es muy bajo, por lo que la nave tarda un poco en ponerse al día», dice Ebrahimi. «Pero si fabricamos propulsores basados ​​en la reconexión magnética, posiblemente podríamos completar misiones de larga distancia en un período de tiempo más corto».

Además de reducir el tiempo de viaje, el nuevo concepto de propulsor es regulable mediante el ajuste fino de los campos magnéticos. Además, los propulsores no solo disparan plasma, sino plasmoides, que son bolas de plasma contenidas en burbujas magnéticas, que agregan más potencia. Además, el propulsor no depende de elementos pesados ​​como propulsor y se puede cargar con otros más ligeros y económicos.

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