motor iónico

Un motor iónico acelera átomos o moléculas cargadas a una velocidad extrema utilizando un campo eléctrico, luego los expulsa para generar empuje. La velocidad de escape es típicamente de 20.000 a 50.000 metros por segundo, en comparación con aproximadamente 3.000 a 4.500 m/s para los motores de cohetes químicos. Esta enorme velocidad de escape significa que un motor iónico puede mover una nave espacial de manera eficiente durante largos períodos, aunque la fuerza absoluta sea minúscula, medida en milinewtons.

El mecanismo central es sencillo en principio. Un gas propulsor, generalmente xenón o argón, entra en una cámara de ionización donde los electrones arrancan los electrones externos de los átomos, creando iones. Luego, un campo eléctrico acelera estas partículas cargadas hacia una rejilla y hacia afuera a través de la tobera del motor. Un cátodo neutralizador emite electrones que se recombinan con el haz de iones fuera del motor para evitar la acumulación de carga en la nave espacial. Los diseños iniciales utilizaban rejillas de corriente continua; las variantes modernas emplean ionización por radiofrecuencia o microondas para una mayor eficiencia e impulso específico.

Por qué los motores iónicos son importantes en el espacio, no en la atmósfera

El empuje es tan bajo que los motores iónicos son inútiles en el vuelo atmosférico o para el lanzamiento. Un motor iónico típico produce de 0,05 a 0,1 newtons de fuerza. En contraste, un motor de avión a reacción produce millones de newtons. Sin embargo, en el vacío del espacio, donde no hay atmósfera contra la que empujar y no hay combustible para quemar continuamente, la eficiencia de un motor iónico brilla. Un motor puede funcionar durante decenas de miles de horas, utilizando solo unos pocos kilogramos de propulsor para cambiar la velocidad de una nave espacial en muchos kilómetros por segundo.

Los motores iónicos han volado en sondas espaciales profundas desde la década de 1990. Sobresalen en la elevación de órbita, el mantenimiento de posición y las trayectorias interplanetarias donde meses o años de aceleración de bajo empuje son aceptables. Los requisitos de potencia son sustanciales, típicamente de 1 a 7 kilovatios de entrada eléctrica, razón por la cual los motores iónicos se combinan con grandes paneles solares o generadores de radioisótopos en misiones largas.

El término a veces se confunde con motores de plasma o propulsores eléctricos en general. Los motores de plasma operan a densidades más altas y pulsos más cortos. Los propulsores electrostáticos como los motores iónicos aceleran partículas individuales utilizando solo campos eléctricos, mientras que algunas variantes más nuevas llamadas propulsores de efecto Hall utilizan un campo magnético para atrapar electrones y mejorar la ionización. Para el personal de aviación, los motores iónicos aparecen solo en sistemas de naves espaciales y contextos de servicio de satélites, no en la propulsión de aeronaves.