Propulción Con Iones

Propulsión Iónica
Autor: Luis Enrique López Sánchez
Qué es la propulsión iónica?
La propulsión iónica es una tecnología que consiste en ionizar un gas para propulsar una
sonda o nave espacial.
En vez de hacer esto mediante combustibles químicos, este mecanismo de propulsión
consiste en dar una carga eléctrica a un gas. Acto seguido, los iones son acelerados
eléctricamente hasta unavelocidad de 30 Km/s, formando un jet azulado que es
expulsado a gran velocidad del motor. Cuando los iones son emitidos a tal velocidad
desde el vehículo, empujan a éste en dirección opuesta, tal como describe la ley de
acción y reacción.
Una explicación con un poco más de detalle
El funcionamiento de un motor iónico implica principalmente tres procesos:
•Generación de los iones.
•Aceleraciónde dichos iones mediante un campo electrostático.
•Neutralización del haz de iones resultante.
A efectos de entender qué ocurre en un motor iónico, tenemos que tener en cuenta cómo
es un átomo: consta de un pequeño núcleo formado por protones -con carga eléctrica
positiva- y neutrones -neutros- el cual se halla rodeado por un cierto número de
electrones que están cargados con electricidadnegativa. Un átomo neutro tiene en sus
orbitales el mismo número de electrones que protones tiene su núcleo.
Existen diferentes procedimientos que se pueden emplear para ionizar un átomo: altas
temperaturas, descarga eléctrica, radiación... En los motores de propulsión iónica se
ionizan átomos inicialmente neutros, es decir, se les arranca uno o más electrones, de tal
modo que cada átomo pierdesu neutralidad y adquiere una carga positiva. En este caso
decimos que tenemos un ión positivo.
Podemos "jugar" a desplazar los iones sometiéndoles a campos eléctricos. Cuando éstos
pasan a través de un campo eléctrico de voltaje algo elevado, se aceleran hasta alcanzar
grandes velocidades. Este es el principio en el que se basa un motor iónico: una vez los
átomos ya han sido ionizados, sedesplazan a gran velocidad debido al efecto de una
diferencia de potencial negativa producida por dos rejillas o electrodos.
Antes de abandonar el motor, es necesario neutralizar el haz de iones positivos, es decir,
devolverle electrones negativos para que dichos iones vuelvan a adquirir carga neutra.
Expulsar continuamente átomos cargados positivamente fuera de la nave acabaría
dejando éstacon una carga negativa, de tal modo que estos iones serían de nuevo
atraídos por el vehículo. La solución consiste en un disparador que vierte electrones en
la corriente externa de iones, neutralizando tanto la nave espacial como los gases de
escape.
Este esquema de los componentes del motor iónico es similar
al anterior, pero mostrando dicho motor con algo más de detalle
Cuestiones
Cuálesson las implicaciones de esta tecnología en la exploración espacial?
La exploración del Sistema Solar resulta más rápida, barata y eficaz si se emplea este
tipo de propulsión. En la actualidad se están proyectando distintas misiones a diversos
cuerpos del Sistema Solar que requieren altas aceleraciones y que no pueden ser
llevadas a cabo con los métodos de propulsión química tradicional (talescomo las
clásicas misiones a la Luna). Para una gran variedad de misiones con requerimientos de
alta energía, como aquellas a los asteroides, cometas, Mercurio, el Sistema Solar interno
o externo, la lenta pero constante aceleración de la propulsión iónica es más eficiente
que la propulsión química.
Los campos eléctricos que se generan en el motor necesitan electricidad y ésta se
obtienemediante paneles solares. De aquí se deduce que los motores iónicos son
prácticos en el Sistema Solar interno, en donde hay luz solar en abundancia. Para
realizar misiones más distantes es técnicamente posible trabajar con motores iónicos
alimentados por baterías nucleares, pero no con paneles solares.
Por qué no se ha utilizado esta tecnología en otras misiones científicas?
El primer motor...