El creciente desafío de los desechos orbitales

Desde el amanecer de la era espacial, miles de satélites, cuerpos de cohetes y fragmentos se han acumulado en órbita terrestre. Según la Agencia Espacial Europea, se siguen más de 36.500 objetos de más de 10 cm y millones de piezas más pequeñas plantean riesgos de colisión a naves espaciales activas. Desaparecen sin control, estos desechos podrían desencadenar una cascada de colisiones conocidas como el síndrome de Kessler, lo que permite la eliminación de bandas orbitales enteras.

Ventajas de la propulsión eléctrica para la eliminación de desechos

Los sistemas de propulsión eléctrica ofrecen varias ventajas fundamentales sobre los propulsores químicos tradicionales para las misiones de eliminación de desechos. El más significativo es impulso específico] — los propulsores eléctricos suelen alcanzar valores de Isp de 1.500–3.000 s o superiores, en comparación con 200–450 s para motores químicos. Esto permite que un vehículo de remoción de desechos lleve menos propelente para el mismo cambio total de velocidad, liberando múltiples objetivos

Otro beneficio clave es control de empuje de precisión]. Los propulsores eléctricos pueden oscilar en una amplia gama y funcionar en pulsos cortos, permitiendo que las maniobras finas necesarias para citarse con y estabilizar los escombros de enmoleamiento. Sus largas vidas operativas — decenas de miles de horas— también permiten que una sola nave realice múltiples quemaduras de de órbita durante meses o años, en vez,

Efectos comerciales y de alcance de sistemas

Aunque la propulsión eléctrica presume de alta eficiencia, su bajo empuje (normalmente en el rango de millinewton a newton) significa que las maniobras tardan más que con propulsión química. Esto requiere una cuidadosa planificación de misiones, especialmente para encuentros de escombros sensibles al tiempo. Sin embargo, la masa reducida propelente puede reducir los costos de lanzamiento o permitir un autobús de nave espacial más pequeño y ligero.

Tipos de Tecnologías de Propulsión Eléctrica para ADR

Tropas de efecto Hall

Los propulsores de efecto Hall (HETs) generan empuje mediante el atraque de electrones en un campo magnético y la aceleración de iones en un potencial eléctrico. Ofrecen un buen equilibrio entre densidad de empuje y eficiencia, produciendo normalmente 10–500 mN de empuje con Isp alrededor de 1.500–2.500 s. Los HETs disponibles comercialmente, como el SPT-100, tienen un patrimonio de vuelo en numerosos satélites geoestacionarios, y están adaptándose versiones robustas para la eliminación de potencia.

Ion Thrusters

Los propulsores de iones aceleran los iones usando redes electrostáticas, logrando el impulso específico más alto de cualquier tipo de propulsión eléctrica madura, a menudo superior a 3.000 s. Mientras que los propulsores de Hall son inferiores a los niveles de potencia similares (por ejemplo, 20–100 mN), los ahorros de masa pueden ser sustanciales.

Trayecdores de electrospray

Los propulsores electrospray o iones utilizan una serie de emisores para extraer gotas cargadas o iones de un propulsor metálico iónico o fundido. Pueden ser construidos en módulos compactos y escalables (micropropulsión eléctrica) ideales para satélites de eliminación de desechos pequeños o para el control de actitudes durante operaciones de captura.Su capacidad para pulsar el impulso a niveles de sub-millinewton permite la exquisita precisión de posicionamiento necesario cuando se está incipiente

Tendencias emergentes en propulsión eléctrica para la eliminación de desechos

Sistemas híbridos de propulsión

No hay una tecnología de propulsión única que satisface todas las fases de una misión de eliminación de desechos. Las arquitecturas híbridas que combinan propulsores eléctricos y químicos están ganando tracción: un impulsor químico proporciona el impulso alto necesario para la elevación de órbita y los cambios rápidos de avión, mientras que los propulsores eléctricos manejan la transferencia prolongada, eficiente en combustible, el punto de vista y las quemaduras de órbita.

Fuentes de energía avanzadas y propulsión eléctrica solar

La propulsión eléctrica es tan capaz como su fuente de energía. Las tendencias emergentes incluyen los arrays solares ultraligeros (por ejemplo, mantas flexibles de descarga) que ofrecen 10-30 kW en la nave espacial, permitiendo que los propulsores de Hall más altos o los impulsores de ion múltiples funcionen simultáneamente.

Los sistemas de control de la radiación de alta velocidad y de control de la radiación de alta velocidad (AJ) se utilizan para optimizar los sistemas de control de la radiación de alta velocidad (AJE) de la cámara de control de la energía eléctrica (AJAR) y los sistemas de control de la radiación de baja velocidad (AJR)

Mitigación de la interacción entre desechos

Una preocupación persistente con propulsión eléctrica en operaciones de proximidad es que iones de alta velocidad del impulsor podrían obstaculizar los desechos de destino, alterando su actitud o empujando hacia fuera. Investigación en ⁇ strong bajos-energía vigas de iones realizadas / fuertes y нерентеритенитенитенимениянимениениениениенинининининимениенимения de la superficie de la superficie, que permite reducir el blindajen ныменыменыменыменыменымениныменымененыменыменыменыменыменыменыменыменыменыменыменыменыменыменыменининенининыменыме

Reabando en Orbit y Extensión de Vida

La capacidad de repostar una tug de espacio de propulsión eléctrica podría reducir drásticamente el costo por objeto eliminado. La idea es lanzar una única plataforma de servicio que recoge desechos, es repostada por un buque cisterna y continúa las operaciones. OSAM‐1 de la NASA (antes Restore‐L) y la flota de control espacial pueden operar los primeros pasos hacia la repostaje orbital.

Futuro de Outlook para la eliminación de desechos espaciales

Regulatory and Policy Drivers

Las directrices internacionales como las Directrices de la ONU sobre Mitigación de Desechos Espaciales recomiendan que los satélites se deshagan de dentro de los 25 años del final de la vida. Sin embargo, el cumplimiento sigue siendo voluntario, y la acumulación de desechos heredados continúa. Las nuevas regulaciones nacionales, por ejemplo, la norma de cinco años de la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos para el uso de la unidad de carga eléctrica de ClearSpace‐1 están creando un mercado para los servicios activos.

Escalada a través de arquitecturas distribuidas

En lugar de enviar una nave espacial grande para eliminar muchos objetos grandes, una tendencia convincente es el uso de satélites pequeños distribuidos. Constelaciones de pequeños satélites de remoción de desechos cada uno equipado con un impulsor de electrospray compacto podría apuntar a múltiples objetos de tamaño mediano. El iBOSS (Bloques de construcción inteligentes para el concepto de servicio modular de carga)

Sinergias con la fabricación y la Asamblea de la mano de obra

La propulsión eléctrica de larga duración no sólo es para la eliminación de desechos, sino que también permite la montaje orbital de estructuras más grandes. Como cohetes reutilizables reducen los costos de lanzamiento, la capacidad de mover bloques de construcción en lugar con una propulsión eléctrica solar eficiente se vuelve atractiva. La misma tecnología de propulsión que grapa y deorbita de desechos podría ser reutilizada para construir grandes telescopios o reabastecer los de alta potencia.

En resumen, la propulsión eléctrica está pasando de una tecnología de nicho a una piedra angular de la eliminación activa de desechos. Con los continuos avances en los propulsores de Hall, ion y electrospray; GNC autónomo; y sistemas de energía, el próximo decenio probablemente vea la primera ola de misiones operacionales que eliminan activamente los desechos peligrosos. Estos sistemas no sólo protegerán los activos espaciales existentes sino que también establecerán la etapa para un entorno orbital sostenible, una precisión que proporciona la propulsión espacial.

Enlaces externos:

] ESA – Sobre los desechos espaciales
NSA – Misión OSAM-1 Resumen
] [[FLT] ] [Astroscale]