Pequeño motor para el gran trabajo de probar la teoría de la relatividad

[/caption]
Investigadores de la Agencia Espacial Europea están probando lo que describen como el motor más pequeño, pero controlable con mayor precisión, jamás construido para el espacio. Mide 10 centímetros (4 pulgadas) de ancho y emite un tenue brillo azul mientras funciona, el motor de propulsión eléctrica de emisión de campo, o FEEP, produce un empuje promedio equivalente a la fuerza de un cabello que cae. Pero su rango de empuje y capacidad de control son muy superiores a los propulsores más potentes, y serán importantes para una futura misión espacial que pondrá a prueba la Teoría General de la Relatividad de Einstein.

“La mayoría de los sistemas de propulsión se emplean para llevar un vehículo de A a B”, explicó Davide Nicolini del Departamento de Proyectos Científicos de la agencia, a cargo de la investigación del motor. “Pero con FEEP, el objetivo es mantener una nave espacial en una posición fija, compensando incluso las fuerzas más pequeñas que la perturban, con una precisión que ningún otro diseño de motor puede igualar”.

Observar cómo se comportan los objetos cuando están separados de todas las influencias externas es una ambición de los físicos desde hace mucho tiempo, pero no se puede hacer dentro del campo de gravedad de la Tierra. Entonces, una misión de la próxima década llamada LISA Pathfinder (Antena espacial de interferómetro láser) volará 1,5 millones de km (900,000 millas) a uno de los puntos de Lagrange, L-1. Allí, las gravedades del Sol y la Tierra se anulan entre sí, de modo que se puede monitorear con precisión el comportamiento de un par de objetos de prueba que flotan libremente.

Pero para separar el experimento por completo del resto del Universo, aún quedarán algunas perturbaciones por superar, sobre todo la ligera pero continua presión de la propia luz solar. Ahí es donde entra en juego el FEEP. Funciona según el mismo principio básico que otros motores iónicos que vuelan a bordo de la misión SMART-1 Moon de la ESA y otras naves espaciales: la aplicación de un campo eléctrico sirve para acelerar átomos cargados eléctricamente (conocidos como iones), produciendo empuje .

Pero mientras que el empuje de otros motores iónicos se mide en milinewtons, el rendimiento de FEEP se evalúa en términos de micronewtons, una unidad mil veces más pequeña. El motor tiene un rango de empuje de 0,1 a 150 micronewtons, con una capacidad de resolución superior a 0,1 micronewtons en un tiempo de respuesta de un quinto de segundo (190 milisegundos) o superior.

El motor utiliza cesio metálico líquido como propulsor. A través de la acción capilar, un fenómeno asociado con la tensión superficial, el cesio fluye entre un par de superficies metálicas que terminan en una hendidura afilada como una navaja. El cesio permanece en la boca de la rendija hasta que se genera un campo eléctrico. Esto hace que se formen pequeños conos en el metal líquido que tienen átomos cargados disparados desde sus puntas para crear empuje.

Se utilizarán doce propulsores para el LISA Pathfinder. Trabajando junto con otro sistema de propulsión diseñado por la NASA, los propulsores deberían producir un control direccional al menos 100 veces más preciso que cualquier nave espacial anterior; hasta una millonésima de milímetro.

LISA involucra tres satélites de hasta cinco millones de kilómetros (tres millones de millas) de distancia y conectados por láseres, que orbitan alrededor del Sol. El objetivo es detectar ondas en el espacio y el tiempo conocidas como ondas gravitacionales, predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein pero que hasta ahora no han sido detectadas. Las ondas provocarían pequeñas variaciones en la distancia medida entre los satélites.

El motor se probó el mes pasado y, una vez que se analizaron las pruebas y se probó el concepto, la tecnología FEEP se destinó a una amplia gama de otras misiones, incluido el vuelo en formación de precisión para astronomía, observación de la Tierra y satélites sin arrastre para mapear variaciones. en la gravedad de la Tierra.

Fuente: ESA