Investigadores rusos están probando un nuevo sistema de propulsión por plasma que podría acelerar futuras misiones a Marte, reduciendo el tiempo de viaje de meses a tan solo uno o dos años. El motor, desarrollado por el Instituto Troitsk de Rosatom, se encuentra actualmente en pruebas terrestres y podría estar listo para su uso en el espacio para 2030.
El sistema, que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas de hidrógeno, representa un cambio con respecto a la propulsión química convencional. De funcionar como se proyecta, podría modificar significativamente la planificación de misiones interplanetarias tanto en los sectores civil como de defensa.
El esfuerzo de desarrollo de Rusia coincide con un impulso global creciente para avanzar en los sistemas de propulsión eléctrica para el espacio profundo. El potencial para acortar la duración de las misiones y, al mismo tiempo, reducir la masa del combustible ha convertido a los motores basados en plasma en una prioridad para las futuras arquitecturas de exploración.
Pruebas en Tierra Apuntan a la Preparación para el Espacio Profundo
El prototipo se está probando dentro de una cámara de vacío de 14 metros de diseño para simular las condiciones espaciales. Operando a 300 kilovatios, el motor funciona en un modo pulsado-periódico y ya ha demostrado una vida útil de 2.400 horas, según se detalla en un análisis técnico de Izvestia. Esta duración es suficiente para una misión completa a Marte, incluyendo las fases de aceleración y desaceleración.
El sistema de propulsión acelera partículas de hidrógeno cargadas (protones y electrones) a velocidades de hasta 100 kilómetros por segundo, confirmó Alexei Voronov, Primer Subdirector Científico del instituto. Esta velocidad supera con creces la de los cohetes químicos actuales, que normalmente alcanzan un máximo de alrededor de 4,5 kilómetros por segundo.
La unidad no está destinada a ser lanzada desde la superficie terrestre. En cambio, los cohetes químicos colocarían la nave espacial en órbita baja terrestre, donde el motor de plasma se activaría para proporcionar una propulsión continua a través del espacio profundo. Los funcionarios añadieron que también podría funcionar como un remolcador espacial, transfiriendo carga o módulos entre órbitas planetarias.
El Hidrógeno como Combustible y la Energía Nuclear Habilitan la Eficiencia
El motor se basa en combustible de hidrógeno y un reactor nuclear a bordo para generar energía sostenida. Egor Biriulin, un investigador junior involucrado en el proyecto, dijo que el bajo peso atómico del hidrógeno permite una aceleración más rápida con un menor consumo de combustible. La abundancia de hidrógeno en el universo también podría permitir futuras estrategias de reabastecimiento in situ.
Biriulin también señaló que el motor produce movimiento de plasma direccional utilizando dos electrodos de alto voltaje. Las partículas cargadas se pasan entre ellos, creando un campo magnético que expulsa el plasma para generar empuje. Esta configuración evita la necesidad de calentar el plasma a temperaturas extremas, limitando el desgaste de los componentes y mejorando la eficiencia energética.
El empuje proyectado es de 6 newtons, el más alto entre los prototipos actuales de propulsión por plasma, según los hallazgos de la documentación técnica de Rosatom. Esta fuerza requeriría fases prolongadas de aceleración y desaceleración, lo que sugiere que las futuras naves espaciales se diseñarían en torno a una propulsión lenta y sostenida en lugar de quemaduras cortas y de alto empuje.
Trayectoria en Propulsores de Plasma
La propulsión por plasma ya se utiliza en órbita, incluyendo en varios satélites y misiones lanzadas en la última década. Los sistemas construidos por Rusia apoyan a los satélites OneWeb y se integraron en la misión asteroide Psyche de la NASA, que se lanzó en 2023.
Los propulsores de plasma actuales suelen operar a velocidades entre 30 y 50 kilómetros por segundo. El nuevo motor afirma duplicar ese rango, colocándolo por delante de otros sistemas en desarrollo en Estados Unidos, Europa y China. No se han publicado datos de rendimiento revisados por pares, y el sistema aún no se ha probado en el espacio.
Los desarrolladores rusos enfatizan la brecha de rendimiento en comparación con los sistemas convencionales. “En las unidades de energía tradicionales, la velocidad máxima del flujo de materia es de alrededor de 4,5 kilómetros por segundo… En nuestro motor, el cuerpo de trabajo son partículas cargadas que son aceleradas por un campo electromagnético”, dijo Voronov a Izvestia.
Desafíos de Implementación y Riesgos Regulatorios
Las naves espaciales con energía nuclear son raras debido a las preocupaciones de seguridad y el escrutinio regulatorio. No se ha publicado ningún diseño de reactor para el sistema Rosatom, y el manejo de material nuclear durante el lanzamiento podría requerir la aprobación de las agencias espaciales y los organismos de control internacionales.
La integración de dicho sistema de propulsión en una nave espacial tripulada también exigiría rediseños significativos. La gestión térmica, el blindaje contra la radiación y la distribución de energía a una salida alta sostenida son áreas donde los desafíos de ingeniería aún no se han resuelto.
A pesar de su potencial, el motor aún está a años de su implementación. Los funcionarios prevén una versión lista para volar para 2030, pero los plazos dependen de las pruebas exitosas, la continuidad de la financiación y la validación externa.
