Mercury Thrusters: el desastre global giró a la derecha a la derecha

El campo del diseño de naves espaciales está obsesionado con la eficiencia por necesidad. El costo de hacer cualquier cosa en el espacio es astronómico y también está estrechamente relacionado con el peso de lanzamiento. Por lo tanto, cualquier tecnología o técnica que pueda bajar esas cifras es primero para la explotación.

En los últimos años, las hélices de mercurio han prometido ser una de esas tecnologías. La única pega era el costo ambiental potencialmente devastador. Hoy, veremos los beneficios de los propulsores de mercurio y cómo pronto fueron prohibidos.

Empuje eléctrico

Como exploramos en nuestra explicación detallada anterior, los propulsores de iones han demostrado ser valiosos en innumerables misiones espaciales. En lugar de utilizar reacciones químicas para generar empuje, utilizan campos eléctricos para acelerar los iones. En comparación con los cohetes tradicionales, no pueden generar tanto empuje. Sin embargo, son mucho más eficientes en combustible. Esto significa que pueden generar mucho más delta-v (cambio de velocidad) con la misma cantidad de combustible.

La NASA experimentó con repulsores de iones a base de mercurio en las naves espaciales SERT-I (en la foto) y SERT-II. Sin embargo, se consideró que el mercurio era demasiado tóxico para usarlo en futuras misiones. Crédito: NASA, dominio público

Aunque su empuje es tan escaso que uno nunca podría usar uno para poner un vehículo en órbita, encuentran su principal aplicación en una estación de satélite, ayudándoles a mantener una posición a lo largo del tiempo contra las fuerzas de tracción de la atmósfera superior. También se pueden usar para impulsar sondas de largo alcance que no tienen gravedad contra la cual luchar.

Hoy en día, la mayoría de los propulsores utilizan gases inertes como xenón o cripto como combustible. Sin embargo, estos gases son caros y sus moléculas son relativamente ligeras. Mercurio, por otro lado, es mucho más pesado, todavía muy fácil de ionizar y fácil de almacenar en una nave espacial en forma líquida. También es muy, muy, barato. En virtud de su pura toxicidad, muchas industrias a menudo no pueden pagar para eliminar el mercurio como subproducto. El viejo dicho que "ni siquiera puedes regalarlo"Simplemente vino a nuestro conocimiento entonces.

El problema

Mercurio tiene muchos usos, como el termómetro que se ve aquí. Sin embargo, el metal líquido de plata ahora se usa con menos frecuencia debido al conocimiento de sus efectos negativos para la salud. Crédito: CambridgeBayWeather, dominio público

Si bien el mercurio es un excelente combustible propulsor de iones en el papel, su toxicidad es demasiado poderosa para ignorarla. Al causar efectos nocivos sobre el sistema nervioso y el cerebro, su presencia en el medio ambiente puede tener efectos negativos graves en las poblaciones humanas. Desde una disminución en el coeficiente intelectual hasta daños en la memoria, todo es malo hasta el fondo. Es una toxina que se acumula en el cuerpo con el tiempo y, a menudo, ingresa al cuerpo humano a través de la cadena alimentaria. De hecho, la concentración de mercurio en muchos pescados y mariscos significa que se aconseja específicamente a las mujeres embarazadas que eviten muchos tipos de pescados y mariscos.

Por lo tanto, la NASA abandonó el uso de mercurio como combustible después de los experimentos iniciales en la década de 1970. Además de la contaminación del aire, el mercurio también tiene otros riesgos. Existen riesgos laborales para las tripulaciones que trabajan en las hélices. Además, las explosiones en la plataforma de lanzamiento o los choques propagarían el material tóxico al entorno circundante.

Por estas razones, la NASA consideró rápidamente que el mercurio era un "combustible muerto", simplemente demasiado peligroso de usar a pesar de los beneficios.

Sobre Desarrollos

La NASA ha pasado a los propulsores de efecto Hall seleccionados con xenón después de que el mercurio se considerara demasiado peligroso para su uso. Crédito: NASA JPL, dominio público

Sin embargo, como suele ser el caso, se ha informado que una nueva empresa de Silicon Valley está "perturbando" una industria establecida al culpar a una vieja idea. Bloomberg publicó una historia en 2018 sobre las actividades de la empresa emergente Apollo Fusion. Los expertos industriales le dijeron al medio que la startup estaba buscando nuevas tecnologías de propulsión que usaran mercurio como combustible.

Esto rápidamente encendió las alarmas para muchos en todo el mundo. Con SpaceX planeando lanzar más de 10,000 satélites en un período de unos pocos años, y muchas otras compañías apresurándose a establecer sus propias flotas de satélites masivos, las perspectivas han sido terribles. Si Apollo Fusion obtuvo un contrato para equipar miles de satélites con propulsores de mercurio, la contaminación generalizada de toda la Tierra estaba repentinamente sobre la mesa.

Un artículo científico mostró que una constelación de 2.000 satélites con 100 kg de fuselaje a bordo depositaría 20.000 kg de mercurio en la atmósfera superior cada año durante una década. Debido al peso de los iones de mercurio, la mayoría terminaría cayendo de nuevo a la Tierra, representando el 1% de las emisiones globales de mercurio existentes. Los modelos han sugerido que el 75% de este mercurio llegaría a los océanos del mundo, con efectos negativos en la vida marina y las operaciones de pesca.

60 satélites Starlink vistos antes del despliegue en 2019.
Abundaban las preocupaciones de que si se usaba propulsión de mercurio para constelaciones entrantes de miles de satélites, podría propagar una contaminación significativa en la atmósfera y en todo el mundo. Crédito: SpaceX, dominio público

Durante décadas se ha realizado un gran esfuerzo para reducir la cantidad de mercurio en el medio ambiente. La Convención Mínima sobre el Mercurio, un tratado de las Naciones Unidas, proporcionó un marco para monitorear el uso del mercurio por parte de los países signatarios. 128 países han firmado el tratado, que implica restricciones en el uso de mercurio en todo, desde baterías hasta lámparas, jabones y cosméticos.

En el momento de la firma en 2013, la idea de un regreso a la propulsión de mercurio simplemente no estaba sobre la mesa. Apollo Fusion no se estableció hasta 2016. Peor aún, las regulaciones de los EE. UU. significaban que era una cosita preciosa para detener a cualquier empresa que quisiera lanzar mercurio al espacio. Los satélites de comunicaciones se clasifican bajo la jurisdicción de la Comisión Federal de Comunicaciones, que ha permitido a los operadores de satélites autocertificar que sus operaciones no tienen efectos perjudiciales para los seres humanos o el medio ambiente.

Resolución segura

Afortunadamente, el arduo trabajo de los científicos que presionan contra la tecnología ha valido la pena. En marzo de este año, la ONU celebró una reunión sobre el Convenio de Minamata sobre el Mercurio y adoptó una resolución para eliminar cualquier uso de mercurio como fusible de satélite para 2025.

Con la mayoría de las naciones de viajes espaciales signatarias de la convención, hace que el comercio de propulsores de mercurio sea casi irrealizable. En cuanto a Apollo Fusion, la compañía siguió trabajando en el mundo de la propulsión iónica, aunque es posible que haya renunciado a los propulsores de mercurio en este momento. La compañía, que fue adquirida por la compañía de lanzamiento espacial estadounidense Astra, desde entonces ha volado una hélice de xenón al espacio como parte de la misión Transporter-2 de SpaceX el año pasado.

En cualquier caso, parece que los miles de satélites que se pondrán en órbita en los próximos años irán al espacio sin propulsores que escupen mercurio a bordo. Eso debería ser un gran alivio para todos nosotros aquí en la Tierra, donde ya hay más que suficiente contaminación por mercurio.

Victoria Prieto
Victoria Prieto

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