Ráfaga de Metano
Fecha Thursday, 17 May a las 17:07:26 Tema Ciencia y Tecnología
La NASA probó recientemente una novedosa turbina para cohetes propulsada por metano, la cual podría convertirse en la tecnología clave para futuras exploraciones del sistema solar externo.
El 16 de enero de 2006, una deslumbrante llama de color
azul atravesó las arenas del desierto de Mojave. En muchos
aspectos, parecía una prueba habitual de una turbina para
cohetes, pero en este caso fue diferente. Mientras que la
mayoría de los cohetes de la NASA usan hidrógeno y
oxígeno líquido, o bien compuestos químicos
sólidos, como combustible, "esta vez estamos probando una
turbina propulsada por metano", dice la encargada del proyecto, Terri
Tramel, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (MSFC, por su sigla
en inglés).
Haga clic sobre la imagen para ver una película del
evento:
Arriba:
Encendido de prueba de una turbina propulsada por LOX/metano, con un
empuje de 3400 kg. Crédito de la imagen: Mike Massee/XCOR
Aerospace. [Película]
La turbina principal, construida y probada por el equipo de
contratistas de la NASA, Alliant Techsystems y XCOR Aerospace,
aún se encuentra en fase de desarrollo y, por lo tanto, no
está lista todavía para ser llevada al espacio. Pero si
se logra demostrar que esta tecnología es viable, las turbinas
como esta, propulsadas con metano, podrían finalmente ser
cruciales para la exploración del espacio profundo.
El metano (CH4) que es, por cierto, el principal
componente del gas natural, abunda en las zonas exteriores del sistema
solar. Se lo puede recolectar de Marte, de Titán, de
Júpiter y de muchos otros planetas y lunas. Al tener la fuente
de combustible en el punto de destino, un cohete que despegase de la
Tierra no tendría que llevar tanto combustible a bordo, lo cual
reduciría los costos de la misión.
En cierto modo, es curioso que este gas inflamable nunca antes
haya sido usado para propulsar naves espaciales. Pero ahora los
científicos e ingenieros del Centro Marshall, del Centro de
Investigaciones Glenn y del Centro Espacial Johnson, están
creando turbinas propulsadas por LOX/metano como opción para el
futuro. "Ya se están desarrollando varios proyectos, dentro de
los cuales se incluye otra turbina 'rival' que utiliza LOX/metano,
diseñado por KT Engineering", comenta Tramel.
"Este proyecto está financiado por el Programa de la
NASA para el Desarrollo de Tecnologías para Exploración
(Exploration Technology Development Program) y demuestra cómo
las tecnologías en desarrollo destinadas a la exploración
podrían algún día ayudar en futuras misiones
científicas", dice Mark D. Klem, encargado del Proyecto de
Desarrollo Avanzado de Propulsión y Criogenia (Propulsion and
Cryogenics Advanced Development Project), en el Centro de
Investigaciones Glenn.
"El metano tiene muchas ventajas", continúa Tramel. "La
pregunta es, ¿por qué no habíamos hecho esto
antes?"
Tenga en cuenta lo siguiente: el combustible de
hidrógeno líquido que utiliza el transbordador espacial
debe ser almacenado a una temperatura de -252.9°C, ¡apenas 20
grados por encima del cero absoluto! El metano líquido, por otro
lado, puede ser almacenado a una temperatura mucho más elevada:
-161.6°C. Esto significa que los tanques de combustible de metano
no necesitarían tanto aislamiento, lo que los tornaría
más livianos y, en consecuencia, su lanzamiento sería
más económico. Además, los tanques podrían
ser más pequeños porque el metano líquido es
más denso que el hidrógeno líquido, lo cual,
nuevamente, se traduciría en un ahorro de dinero y de peso.
El metano también obtiene buenas califaciones en
relación con la seguridad de los seres humanos. Mientras que
algunos combustibles para cohete son potencialmente tóxicos, "el
metano es uno de los llamados propulsantes verdes", dice Tramel. "A
diferencia de otros combustibles que se usan en muchos vehículos
espaciales, no es necesario colocarse un traje HAZMAT para trabajar con
metano".
Pero el mayor atractivo de este gas es que existe o que puede
ser creado u obtenido directamente de los muchos mundos que la NASA
podría visitar algún día, incluido Marte.
Aunque Marte no es rico en metano, dicho gas puede ser
fabricado en este planeta por medio del proceso Sabatier: mezclar
dióxido de carbono (CO2) con hidrógeno (H) y
luego calentar esta mezcla para producir CH4 y H20
(metano y agua). La atmósfera marciana es una fuente abundante
de dióxido de carbono y la cantidad de hidrógeno que se
requiere para el proceso descrito es relativamente pequeña, por
lo que se puede transportar desde la Tierra o incluso se puede obtener in
situ del hielo de Marte.
Si se viaja más hacia el exterior del sistema
solar, el metano es incluso más fácil de obtener. En la
luna Titán, del planeta Saturno, literalmente llueve metano
líquido. Titán está salpicado de lagos y
ríos de metano y otros hidrocarburos, que podrían
algún día servir como depósitos de combustible.
Imagínelo: un cohete propulsado por metano podría
transportar una sonda robótica que aterrizara en la superficie
de Titán, tomara muestras gelógicas, recargara sus
tanques de combustible y despegara nuevamente para traer las muestras
de regreso a la Tierra. Ese tipo de misión de recolección
de muestras del sistema solar externo nunca se ha intentado.
Arriba:
Esta imagen de radar en colores falsos muestra lo que los
investigadores creen que son lagos de metano líquido en
Titán. Crédito de la imagen: NASA/ESA/Cassini.
Las atmósferas de Júpiter, Saturno, Urano y
Neptuno contienen metano, y Plutón tiene hielo de metano en su
superficie. Nuevos tipos de misiones hacia estos mundos podrían
ser posibles con cohetes propulsados por este gas.
Esta primera serie de pruebas del encendido de turbinas de
3400 kg. de empuje, llevada a cabo en el desierto, fue un éxito.
Pero aún se deben superar algunos retos antes de que los cohetes
propulsados por metano puedan estar listos para ser utilizados en una
misión real. "Uno de los grandes problemas en relación
con el metano tiene que ver con su capacidad de ignición", dice
Tramel. Algunos combustibles para cohetes se encienden
espontáneamente cuando se mezclan con un oxidante, pero el
metano, en cambio, requiere de una fuente de encendido. Es posible que
estas fuentes sean difíciles de hacer funcionar en el sistema
solar externo, donde las temperaturas descienden hasta cientos de
grados bajo cero. Tramel y sus colegas de los centros Marshall y Glenn
están actualmente trabajando para asegurar que se pueda encender
el metano de los cohetes de manera confiable bajo cualquier tipo de
condición ambiental.
Estos desafíos podrán ser superados mediante el
esfuerzo continuo de la NASA, afirma Tramel, quien cree que las
turbinas que utilizan LOX/metano serán usadas en los cohetes del
futuro. La llama azul en el desierto fue un hermoso primer paso.
Fuente: Ciencia NASA
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