El combustible “verde” de la NASA busca un vuelo espacial más seguro al eliminar finalmente la hidracina tóxica.

Los vuelos espaciales son intrínsecamente peligrosos. Se necesita un cierto tipo de persona para atarse voluntariamente a lo que es esencialmente una bomba refinada y esperar lo mejor. Pero lo que podría no ser tan obvio es que los riesgos involucrados no se limitan a aquellos que están haciendo el viaje personalmente. La construcción y las pruebas de los vehículos espaciales plantean tanto peligro para los ingenieros aquí en tierra como para los astronautas en órbita. Podría decirse que más. Muchos más individuos han dado sus vidas desarrollando tecnología de cohetes que los que han muerto en la cabina de uno de ellos.

Escape marrón rojizo de los propulsores de hidracina

En última instancia, esto se debe a la enorme cantidad de energía almacenada en los propulsores necesarios para hacer volar un cohete. El personal de apoyo en tierra debe tener mucho cuidado incluso cuando se trata de propulsores “seguros”, como la clásica combinación de queroseno y oxígeno líquido. En el otro extremo del espectro hay productos químicos tan inestables y tóxicos que no pueden ser manejados sin entrenamiento y equipo especial.

Uno de los productos químicos más peligrosos que se han utilizado en la propulsión de cohetes es la hidracina; sin embargo, desde la Segunda Guerra Mundial hasta la actualidad, se ha considerado algo así como un riesgo laboral de los vuelos espaciales. Si bien los vehículos de lanzamiento estadounidenses se alejaron en gran medida de su uso como propulsor primario, la hidracina se sigue utilizando comúnmente para propulsores más pequeños en las naves espaciales.

Cuando el Crew Dragon de SpaceX explotó en abril durante las pruebas en tierra , la liberación de aproximadamente una tonelada y media de propulsores de hidracina y de tetracloruro de nitrógeno requirió una limpieza ambiental en el sitio.

Pero pronto, eso podría cambiar. La NASA ha estado trabajando en un proyecto que ellos llaman la Misión de Infusión de Propulsor Verde (GPIM) que está específicamente diseñado para reducir la dependencia de las naves espaciales modernas de la hidracina. En colaboración con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en la Base Edwards de la Fuerza Aérea de California, la agencia espacial ha encabezado el desarrollo de un nuevo propulsor que promete no sólo reemplazar la hidracina, sino que en algunos escenarios incluso superarla.

Entonces, ¿qué tiene de bueno este nuevo combustible maravilloso, llamado AF-M315E? Para entender realmente por qué la NASA está tan ansiosa de impulsar las futuras naves con algo nuevo, primero tenemos que mirar la situación en la que estamos actualmente.

Combustible de pesadilla literal

El término “Combustible de Pesadilla” es el lenguaje de Internet para algo tan terrible que perderás el sueño con sólo mirarlo. En el caso de la hidracina, eso no está muy lejos. Si este resumen de alto nivel sobre los peligros de la hidracina de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos no es suficiente para hacer una pausa, eres muy valiente o muy tonto:

Los síntomas de la exposición aguda (a corto plazo) a altos niveles de hidracina pueden incluir irritación de los ojos, la nariz y la garganta, mareos, dolor de cabeza, náuseas, edema pulmonar, convulsiones y coma en los seres humanos. La exposición aguda también puede dañar el hígado, los riñones y el sistema nervioso central en los seres humanos. El líquido es corrosivo y puede producir dermatitis por contacto con la piel en humanos y animales. Se han notificado efectos en los pulmones, el hígado, el bazo y la tiroides en animales expuestos crónicamente (a largo plazo) a la hidracina por inhalación. La EPA ha clasificado la hidracina como un Grupo B2, probable carcinógeno humano.

Eso es un riesgo de daño al sistema nervioso central y coma por exposición a corto plazo . Pero, por supuesto, eso es sólo hablar de lo que sucede si se filtra o se derrama alrededor de los seres humanos. ¿Qué pasa si hay una explosión, y la hidracina llena el aire? La situación va de mal en peor.

En octubre de 1960, un prototipo de misil balístico intercontinental R-16 alimentado por un derivado de la hidracina explotó en la plataforma de lanzamiento del polígono de pruebas de Baikonur, en la Unión Soviética. Entre la fuerza monstruosa de la explosión y los humos mortales que envolvieron a todos los que sobrevivieron a la explosión inicial, se perdieron 78 vidas. El incidente, conocido como la “Catástrofe de Nedelin “, ayudó a que la mezcla específica de ácido nítrico e hidracina del R-16 recibiera el apodo de Veneno del Diablo .

Entonces, dado lo peligroso que es la hidracina, ¿por qué seguimos usándola? La respuesta simple es que es un combustible para cohetes excepcionalmente versátil. Algunas formulaciones de él se usan como propulsor hipergólico, lo que significa que se encenderá inmediatamente cuando se combine con un oxidante como el tetróxido de dinitrógeno. También se puede utilizar como monopropulsor, donde pasa a través de un lecho de catalizador que lo descompone instantáneamente en un gran volumen de gas caliente. En cualquiera de las dos formas es extremadamente fiable y lo suficientemente estable para ser almacenado indefinidamente.

El Pequeño Gigante Verde

Para ser claros, el AF-M315E no está destinado a reemplazar la hidracina en motores hipergólicos como los del SpaceX Crew Dragon. Si bien los vehículos de lanzamiento estadounidenses se alejaron en gran medida de su uso como propulsor primario, la hidracina se sigue utilizando comúnmente para propulsores más pequeños en las naves espaciales.

Cuando el Crew Dragon de SpaceX explotó en abril durante las pruebas en tierra , la liberación de aproximadamente una tonelada y media de propulsores de hidracina y de tetracloruro de nitrógeno requirió una limpieza ambiental en el sitio.

Pero pronto, eso podría cambiar.
La NASA ha estado trabajando en un proyecto que ellos llaman la Misión de Infusión de Propulsor Verde (GPIM) que está específicamente diseñado para reducir la dependencia de las naves espaciales modernas de la hidracina. En colaboración con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en la Base Edwards de la Fuerza Aérea de California, la agencia espacial ha encabezado el desarrollo de un nuevo propulsor que promete no sólo reemplazar la hidracina, sino que en algunos escenarios incluso superarla.

Entonces, ¿qué tiene de bueno este nuevo combustible maravilloso, llamado AF-M315E? Para entender realmente por qué la NASA está tan ansiosa de impulsar las futuras naves con algo nuevo, primero tenemos que mirar la situación en la que estamos actualmente.

Combustible de pesadilla literal

El término “Combustible de Pesadilla” es el lenguaje de Internet para algo tan terrible que perderás el sueño con sólo mirarlo. En el caso de la hidracina, eso no está muy lejos.
Si este resumen de alto nivel sobre los peligros de la hidracina de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos no es suficiente para hacer una pausa, eres muy valiente o muy tonto:

Pero AF-M315E promete cambiar este paradigma completamente. El propulsor puede ser almacenado en botellas de plástico o vidrio, y puede ser enviado a través de transportistas como FedEx. Cualquier compañía, universidad, o incluso hackerspace, que tenga la capacidad técnica para producir un CubeSat también podría cargar con seguridad el AF-M315E en su vehículo. El Departamento de Transporte está incluso buscando permitir que las embarcaciones llenas de AF-M315E sean transportadas en carreteras públicas.

El abastecimiento interno de combustible no sólo abarataría la construcción de pequeñas naves espaciales, sino que también reduciría la carga de trabajo del personal de procesamiento en tierra en el lugar de lanzamiento. En general, esto lleva a menos tiempo en tierra y más tiempo en el espacio.

Pruebas en el mundo real

Por suerte, no tendremos que esperar mucho tiempo para saber si este nuevo propulsor puede cumplir sus promesas. El 25 de junio, un pequeño satélite fabricado por Ball Aerospace y erizado con propulsores AF-M315E salió al espacio en el Falcon Heavy de SpaceX. Pasará poco más de un año en órbita, probando el rendimiento de estos propulsores y verificando que todo funciona como se espera.

Como esta es la primera nave espacial propulsada por AF-M315E de la historia, hay muchas incógnitas a las que enfrentarse. Uno de los principales objetivos de la prueba es ver cómo responden los propulsores después de estar inactivos durante meses. Dado que una nave espacial sólo enciende sus propulsores cuando es necesario, no es raro que pasen meses o incluso años entre las quemaduras. Cualquier propulsor que espere destronar la hidracina tendrá que ser capaz de cumplir con su capacidad de entrar en acción en un momento dado.

Incluso asumiendo que todo vaya bien en esta primera misión de GPIM, no nos libraremos de la hidracina de la noche a la mañana. Por muy desagradable que sea, los fabricantes tienen décadas de experiencia con ella y hace tiempo que han asumido los riesgos que implica su manejo. El aumento de rendimiento de la AF-M315E probablemente ayudará a convencer a los fabricantes aeroespaciales de que vale la pena considerar la posibilidad de convertir sus diseños en este nuevo propulsor "verde" pero en última instancia, puede que se necesite la presión del cliente para que la bola se ponga en marcha. Una vez que las compañías que compran y operan estas naves se dan cuenta del tiempo y el dinero que se puede ahorrar usando un combustible diferente, puedes estar seguro de que lo tendrán en cuenta cuando compren su próximo satélite.

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