Permite fabricar motores en el espacio, reduciendo costes y tiempo al eliminar la necesidad de enviar motores desde la Tierra.
Motor electropulverizador completamente impreso en 3D
Los ingenieros del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han logrado un avance significativo en la propulsión de satélites mediante el desarrollo del primer motor electropulverizador totalmente impreso en 3D. Este innovador dispositivo, diseñado específicamente para satélites pequeños como los CubeSats, promete reducir drásticamente los costos de fabricación y ampliar el acceso a la exploración espacial.
Funcionamiento del motor electropulverizador
El motor electropulverizador utiliza un campo eléctrico para generar un chorro de microgotas de un líquido conductor, lo que produce empuje. A diferencia de los motores químicos convencionales, que generan una gran cantidad de energía para el despegue, este tipo de propulsión es ideal para maniobras precisas en órbita.
Un solo emisor genera un empuje muy pequeño, por lo que los motores electropulverizadores suelen integrar matrices de emisores que operan en paralelo para maximizar su eficiencia. Sin embargo, los métodos tradicionales de fabricación de estos motores requieren instalaciones especializadas y costosas, lo que limita su accesibilidad.
Impresión 3D: una solución innovadora
Para superar estas barreras, los ingenieros del MIT han demostrado que es posible fabricar motores electropulverizadores completamente mediante impresión 3D. Utilizando materiales y técnicas comerciales accesibles, lograron construir un motor con 32 emisores, capaz de generar un flujo estable y uniforme de propulsor, obteniendo un empuje igual o superior al de otros motores electropulverizadores existentes.
Este avance permite la fabricación de motores en el espacio, ya que la impresión 3D es compatible con la manufactura en microgravedad. Con esta tecnología, los astronautas podrían imprimir un motor directamente en órbita, eliminando la necesidad de esperar el envío desde la Tierra.
Un enfoque modular y eficiente
El motor electropulverizador desarrollado en el MIT está compuesto por un depósito de propulsor, un sistema de microfluidos y una serie de emisores que trabajan en conjunto para generar empuje. Para que el dispositivo funcione correctamente, es crucial que los extremos de los emisores sean extremadamente afilados, lo que reduce la tensión necesaria para expulsar el propulsor.
Los ingenieros adoptaron un enfoque modular, fabricando los emisores en grupos de ocho módulos, cada uno con cuatro emisores. Para lograrlo, emplearon dos técnicas de fotopolimerización por deposición en cuba (VPP):
- Impresión de dos fotones, que permite crear estructuras microscópicas con precisión extrema, asegurando emisores afilados y canales de propulsor uniformes.
- Procesamiento de luz digital (DLP), utilizado para fabricar la carcasa del motor, que aloja los módulos emisores y suministra el propulsor.
Combinando ambas técnicas, lograron integrar estos componentes en un sistema compacto y eficiente.
Desempeño y ventajas del motor impreso en 3D
Además de su fabricación innovadora, los investigadores realizaron pruebas químicas para asegurar la compatibilidad entre los materiales de impresión y el propulsor, evitando corrosión o degradación con el tiempo. También desarrollaron un método de ensamblaje preciso que evita desalineaciones y asegura la hermeticidad del sistema.
El prototipo impreso en 3D demostró ser más eficiente que los cohetes químicos tradicionales y superior a otros motores electropulverizadores en cuanto a consumo de propulsor y empuje generado. Uno de los descubrimientos clave fue que el control de voltaje permitía una modulación más efectiva del empuje, eliminando la necesidad de sistemas complejos de tuberías y válvulas, lo que reduce aún más el peso y el costo del motor.
Futuro de la propulsión espacial sostenible
Los investigadores del MIT planean seguir explorando las ventajas de la modulación de voltaje, así como el diseño de matrices de emisores más densas y eficientes. También buscan incorporar electrodos adicionales para optimizar la forma y velocidad del chorro de propulsor.
A largo plazo, esperan demostrar la viabilidad de un CubeSat que utilice un motor electropulverizador completamente impreso en 3D para su funcionamiento y desorbitación. Este avance no solo democratiza el acceso a la tecnología espacial, sino que también representa un paso hacia un futuro más sostenible en la exploración del cosmos.
Vía mit.edu
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