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Miércoles, 5 noviembre 2014
Ingeniería

Propulsión láser en lanzamientos espaciales y vuelos de aeronaves

Una nueva estrategia de diseño podría ser la clave para que el concepto de la propulsión láser a macroescala pasara de la ciencia-ficción a la realidad, utilizándose para ayudar a lanzar satélites al espacio y acelerar aeronaves.

 

Tanto los científicos como los escritores de ciencia-ficción han estado soñando en aeronaves propulsadas por rayos de luz en vez de por combustibles convencionales. Ahora, un nuevo método para mejorar el empuje generado por tales sistemas de propulsión láser podría acercarlos a un uso práctico.

 

El método es obra de los físicos Yuri Rezunkov, del Instituto de Ingeniería de Instrumentación Optoelectrónica en Rusia, y Alexander Schmidt, del Instituto Físico-Técnico Ioffe en San Petersburgo, Rusia.

 

Actualmente, la velocidad máxima de una nave espacial está limitada por la cantidad de combustible sólido o líquido que pueda transportar. Alcanzar velocidades más altas significa que debe quemarse más combustible, combustible que, de forma inconveniente, tiene que ser cargado en la nave y transportado hacia el espacio. Estas problemáticas cargas extra podrían ser reducidas, sin embargo, si se utilizase un láser (uno situado en una posición remota, y no en la misma nave espacial) para proporcionar una fuerza propulsiva adicional.

 

Se han propuesto varios sistemas que pueden producir tal propulsión por láser. Uno de los más prometedores implica un proceso llamado ablación láser, en el cual un haz de pulsos láser golpea una superficie, la calienta, y quema material para crear lo que se conoce como penacho de plasma, una columna de partículas cargadas que fluyen hacia fuera de la superficie. El flujo de salida de ese penacho de plasma, básicamente un escape, genera empuje adicional para propulsar la nave.

 

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La eficacia de las actuales técnicas de propulsión láser está limitada por la inestabilidad del flujo de gas supersónico. Los efectos que son la causa principal de esa inestabilidad pueden verse reducidos con la ayuda de la ablación láser y unas mejoras de diseño. (Imagen: Y. Rezunkov / IOIE)

 

Rezunkov y Schmidt han diseñado el concepto básico de un nuevo sistema que integra un sistema de propulsión por ablación láser con las toberas de una nave espacial que lanzan gas. Los investigadores encontraron que al combinar los dos sistemas se puede incrementar la velocidad del flujo de gas que sale del sistema hasta velocidades supersónicas, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de combustible quemado.

 

Para su diseño también han ideado estrategias que mitiguen algunos de los efectos que limitan la eficacia de las actuales técnicas de propulsión láser.

 

Con el nuevo sistema, Rezunkov y Schmidt ven factible la puesta en práctica de algunas técnicas de propulsión supersónica por láser, no solo para lanzar pequeños satélites a órbitas terrestres, sino también para una aceleración adicional de aeronaves supersónicas que alcancen Mach 10 y más.

 

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