Las futuras naves espaciales de la NASA viajarán a una velocidad de 1 millón de km/h

 

 

 

Las futuras naves espaciales de la NASA viajarán a una velocidad de 1 millón de km/h


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Hace 1 mes


Prieto Payano


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Las futuras naves espaciales de la NASA viajarán a una velocidad de 1 millón de km/h

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La NASA invierte en propulsión avanzada como motores iónicos y propulsión de fusión catalizada para mejorar velocidad y eficiencia en misiones espaciales.


Dos conceptos altamente prometedores están siendo financiados por el Instituto NASA para Conceptos Avanzados (NIAC). En términos de ISP y niveles de potencia, los nuevos motores ionicos podrían haber sido cinco veces mejores. El desarrollo de motores ionicos de multi-megavatios y propulsión de antimateria está en curso.

 


Las futuras naves espaciales de la NASA viajarán a una velocidad de 1 millón de km/h


¿Cuál es la nave espacial más rápida que hemos construido?


Voyager 1 viaja a una velocidad de 38,000 mph (61,000 km/h). Se utilizó principalmente una tracción gravitatoria y un cohete químico para lograr esto. Utilizando impulsos gravitatorios, las naves espaciales Juno, Helios I y Helios II alcanzaron velocidades en el rango de 150,000 mph. La gravedad del Sol permitirá que la recién lanzada Parker Solar Probe viaje a 430,000 millas por hora.


La aceleración gravitatoria puede aumentar la velocidad de una nave espacial varias veces. Sin embargo, utilizar la gravedad de Júpiter y el Sol para obtener más velocidad, desaprovecha mucho tiempo. Las naves espaciales tardan meses en dar la vuelta alrededor del Sol y obtener velocidad antes de comenzar la misión real.


Mejores velocidades y tiempos de cohetes químicos


Reabastecer un cohete grande como el SpaceX BFR puede producir tiempos de viaje sorprendentemente buenos a Marte. El reabastecimiento orbital múltiple del SpaceX BFR en una órbita alta puede maximizar la velocidad del BFR. Un SpaceX BFR completamente combustible podría acortar el viaje de ida a Marte a solo 40 días. Se utilizaría una órbita parabólica en lugar de una transferencia de Hohmann.


Las misiones espaciales a Marte han sido naves espaciales pequeñas. Toda la misión se lanzó desde la Tierra. Esto significa que la mayoría del combustible se utilizó para sacar el sistema de la Tierra. La etapa final es pequeña y lenta. Al reabastecer el SpaceX BFR en órbita, es posible una gran misión espacial propulsada químicamente con hasta 10.0 kilómetros por segundo de Delta-V. Esto es alrededor de 100 veces mayor que las misiones anteriores de la Tierra a Marte y tres veces más rápido.


Propulsión avanzada: impulsores de iones de litio de varios megavatios


El JPL (Laboratorio de Propulsión Jet) estará probando un impulsor ionico de litio de 50,000 ISP dentro de 4 meses. Esto es parte de un estudio de fase 2 de la NASA NIAC para utilizar láseres para enviar 10 megavatios de potencia a los nuevos motores ionicos. Muchas personas no están al tanto del progreso reciente con láseres más potentes. El ejército de los Estados Unidos está desarrollando arrays de láseres que pueden producir 100 kilovatios en los próximos 2 años. El ejército debería tener arrays de láseres de megavatio alrededor de 2025. Los motores ionicos impulsados ​​por rayo láser diez veces más rápido que cualquier otro motor ionico anterior. Una nave espacial con este sistema podría llegar a Plutón en menos de un año.

 


El JPL está construyendo y probando los diversos componentes de este sistema. La vela y los motores ionicos están juntos. La parte difícil son los láseres de array faseado. Están aumentando el voltaje de prueba hasta 6000 voltios para que los motores ionicos de litio puedan ser accionados ​​directamente. La acción directa elimina la necesidad de una gran cantidad de electrónica pesada, lo que mataría el rendimiento.


La densidad de potencia será cien veces más que la energía solar basada en el sol. Reducirán el tamaño del sistema al utilizar una longitud de onda láser de 300 nanómetros en lugar de 1063 nanómetros. El motor iónico de litio de multi-megavatios tiene desafíos técnicos. Sin embargo, un proyecto bien financiado puede ser exitoso antes de 2040. Propulsión avanzada: Positron Dynamics – Positron Catalyzed Fusion Drive Significado de emojis


Positron Dynamics ha dado actualizaciones a NIAC y Brian Wang ha entrevistado al CEO de Positron Dynamics, Ryan Weed. Los problemas para crear y almacenar antimateria se evitan. Se utilizan isótopos de kriptón para generar positrones calientes. Se pueden producir más isótopos utilizando reactores que producen neutrones. Esto evita el problema de crear antimateria.


La antimateria no se almacena, lo cual es genial porque no sabemos cómo almacenar antimateria. Los positrones se crean y luego se dirigen a un proceso que produce propulsión por fusión. Esto también resuelve el problema de usar antimateria para generar propulsión. Positron Dynamics ralentiza los positrones que se generan.


Tienen un pequeño dispositivo moderador. Utiliza varias capas de película de silicio carburo. Este dispositivo reduce la velocidad de los positrones generados, para que puedan ser manejados y dirigidos hacia el proceso de fusión. La propulsión de fusión catalizada por positrones es una tecnología en desarrollo y Positron Dynamics es una de las principales compañías en este campo.


Al igual que la propulsión de motores iónicos de litio, la propulsión de fusión catalizada por positrones tiene desafíos técnicos, pero un proyecto bien financiado y dirigido podría tener resultados prometedores en un futuro cercano.


En resumen, la NASA está invirtiendo en varias formas de propulsión avanzada, incluyendo motores iónicos de litio impulsados ​​por rayos láser y propulsión de fusión catalizada por positrones. Estas tecnologías podrían aumentar significativamente la velocidad y eficiencia de las misiones espaciales en el futuro.


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