Un motor de plasma español para propulsar satélites espaciales

Investigadores del Laboratorio de Plasmas del departamento de Física Aplicada a las Ingenierías Aeronáutica y Naval de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han creado Alphie (Alternative Low Power Hybrid Ion Engine): un propulsor de iones que permite impulsar pequeños satélites en órbita terrestre.

La propulsión eléctrica permite importantes reducciones de costes y es clave para desarrollar aplicaciones comerciales empleando satélites en órbita baja, entre 200 y 2000 km de altura sobre la superficie terrestre (en inglés Low Earth Orbit; LEO). La fuerza impulsora se obtiene mediante una fuente de energía eléctrica que acelera partículas cargadas (iones) a velocidades muy superiores a las que son posibles en los motores espaciales tradicionales.

La originalidad de Alphie, desarrollado por el grupo liderado por el catedrático Luis Conde, radica en que "su nueva tecnología es más sencilla y eficiente comparada con la de otros modelos". Este propulsor es el resultado de varios proyectos sobre la física de la aceleración de los flujos de iones y electrones (plasma) a altas velocidades en los que el grupo de la UPM ha estado trabajando los últimos seis años a través de diferentes convocatorias públicas y también en colaboración con la multinacional española Aeronnova Aerospace.

Ambos actores apuestan conjuntamente por introducir en el mercado de minisatélites este innovador motor de plasma desarrollado por los investigadores de la UPM mediante un contrato de cotitularidad y explotación. El primer paso ha sido presentar una solicitud de patente, que acaba de ser concedida por la Oficina de Patentes de los Estados Unidos y que se encuentra en su tramitación final por la Oficina Europea de Patentes, que previsiblemente concluirá también de forma positiva en los próximos meses.

Aplicación comercial en las constelaciones de satélites

Servicios como la televisión interactiva, la conducción automática de vehículos o el acceso a internet de los barcos en alta mar requieren una conexión de alta calidad con un alcance planetario. Este objetivo solo puede conseguirse de forma eficiente y económica mediante constelaciones de pequeños satélites en órbita terrestre. Ejemplo de estos proyectos comerciales son OneWeb, O3b o Starlink de la empresa SpaceX, que están desplegando grupos de satélites que alcanzarán las 1.000 unidades.

Para dar servicio al cliente en la superficie terrestre, dichos satélites describen en órbita baja trayectorias precisas actuando de forma simultánea y conectada. Sin embargo, en ocasiones, sus órbitas experimentan desviaciones, rompiendo la formación e interrumpiendo por consiguiente el tráfico de datos.

“Alphie serviría para efectuar las correcciones necesarias para ajustar su órbita y mantener la formación y lo haría con mayor eficiencia que otros modelos existentes a día de hoy en el mercado”, explica el catedrático de la UPM, Luis Conde. “Además, este sistema de propulsión sería útil igualmente para expulsar de su trayectoria a estos vehículos al final de su vida útil y controlar así el incremento de la basura espacial en la órbita terrestre”, concluye.