La Universidad de Glasgow ha logrado avances significativos en un concepto de cohete «autófago o autoalimentado» casi centenario capaz de volar más allá de la atmósfera terrestre, lo que podría impulsar al Reino Unido a una posición destacada en la industria espacial. Ingenieros de esta universidad han construido y puesto en marcha el primer motor de cohete que consume partes de su propio cuerpo como combustible.
El diseño del motor autófago -el nombre proviene de la palabra latina que significa ‘autoconsumo’- ofrece varias ventajas potenciales sobre los diseños convencionales de cohetes. El motor funciona utilizando el calor residual de la combustión para derretir secuencialmente su propia estructura de plástico mientras está en funcionamiento. El plástico fundido se introduce en la cámara de combustión del motor como combustible adicional para quemarse junto con sus propelentes líquidos regulares.
Esto significa que un vehículo autófago requeriría menos propelente en los tanques a bordo y la masa liberada podría destinarse a la carga útil en su lugar. El consumo de la estructura también podría ayudar a evitar contribuir al problema de los desechos espaciales, los residuos descartados que orbitan la Tierra y podrían obstaculizar futuras misiones.
En general, la mayor eficiencia podría permitir que los cohetes autófagos lleven una carga útil mayor al espacio en comparación con un cohete convencional de igual masa. Podrían, por ejemplo, transportar directamente al espacio nanosatélites sin tener que compartir espacio en cohetes convencionales más costosos.
El concepto de un motor de cohete autófago se propuso por primera vez y se patentó en 1938. Sin embargo, no se probaron diseños de motor autófago de manera controlada hasta que una asociación de investigación entre la Universidad de Glasgow y la Universidad Nacional de Dnipro en Ucrania logró este hito en 2018.
Ahora, con el apoyo de la Universidad de Kingston, los ingenieros de Glasgow han demostrado que se pueden utilizar propelentes líquidos más energéticos y que la estructura de plástico puede resistir las fuerzas requeridas para introducirla en el motor sin deformarse. Estos son pasos esenciales en el desarrollo de un concepto de vuelo viable.
Los desarrollos del diseño del equipo se están presentando esta semana en un artículo presentado en el Foro Internacional AIAA SciTech en Orlando, Florida. En el documento, el equipo describe cómo probaron con éxito su motor autófago Ouroborous-3, produciendo 100 newtons de empuje en una serie de experimentos controlados. Las pruebas se realizaron en las instalaciones de MachLab en la base aérea de Machrihanish.
El Ouroborous-3 utiliza tubos de plástico de polietileno de alta densidad como su fuente de combustible autófago, quemándolo junto con los principales propelentes del cohete, una mezcla de oxígeno gaseoso y propano líquido. Las pruebas demostraron que el Ourobourous-3 es capaz de una quema estable, un requisito clave para cualquier motor de cohete, durante la etapa autófaga, con la estructura de plástico proporcionando hasta un quinto del total de propelente utilizado.
También demostraron que la quema del cohete se puede controlar con éxito, mostrando la capacidad del equipo para ajustar la potencia, reiniciarla y pulsarla en un patrón de encendido/apagado. Todas estas capacidades podrían ayudar a los futuros cohetes autófagos a controlar su ascenso desde la plataforma de lanzamiento hacia la órbita.
El profesor Patrick Harkness, de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow, lideró el desarrollo del motor autófago Ourouboros-3. «Estos resultados son un paso fundamental en el camino hacia el desarrollo de un motor de cohete autófago completamente funcional. Esos futuros cohetes podrían tener una amplia gama de aplicaciones que ayudarían a avanzar en las ambiciones del Reino Unido de convertirse en un actor clave en la industria espacial».
Krzysztof Bzdyk, investigador de posgrado de la Escuela de Ingeniería James Watt, aseguró que «llegar a esta etapa implicó superar muchos desafíos técnicos, pero estamos encantados con el rendimiento del Ourouboros-3 en el laboratorio. Desde aquí, comenzaremos a explorar cómo podemos escalar los sistemas de propulsión autófagos para soportar el empuje adicional necesario para que el diseño funcione como cohete».
El desarrollo del motor autófago del equipo continuará con el apoyo de nuevos fondos de la Agencia Espacial del Reino Unido (UKSA) y del Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC), parte de UK Research and Innovation (UKRI). El motor autófago es uno de los 23 proyectos de tecnología espacial seleccionados recientemente para compartir 4 millones de libras de UKSA y STFC. El equipo de Glasgow recibió 290.000 libraspara ayudar a establecer más pruebas piloto del motor prototipo.
El Dr. Paul Bate, CEO de la Agencia Espacial del Reino Unido, dijo que «una de las formas clave en que catalizamos la inversión en el creciente sector espacial del Reino Unido es respaldando innovaciones en áreas emergentes de tecnología espacial. El impresionante trabajo de la Universidad de Glasgow hacia un motor autófago es un ejemplo que tiene un gran potencial para satisfacer el creciente apetito global por desarrollos en la eficiencia y sostenibilidad de la propulsión de cohetes».
