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COMBUSTIBLES

El MXP-351 y una introducción a los combustibles líquidos

La colonización del sistema solar no va a depender de un único gran proyecto como fue el programa Apolo. Sino de pequeños pasos dados en la buena dirección, y este es uno de ellos.

Masten Space es una compañía dedicada a reducir los costes de acceso al espacio mediante el desarrollo de tecnologías EDL (Entry, Descent, Landing). Es decir, es una entidad dedicada al desarrollo de los instrumentos que ayudarán a situar en la superficie de otros cuerpos celestes todo tipo de equipamiento y quien sabe si algún día seres humanos.

Sin embargo los aterrizajes no son tarea sencilla y salvo que el destino tenga una atmósfera lo suficientemente densa como para que podamos usar paracaídas, será necesario el uso de propulsores.

El uso de propulsores como instrumento de aterrizaje, además de su extremada complejidad siempre ha tenido un problema asociado, el combustible.


El combustible de un cohete

Los cohetes con motores de combustible líquido llevan dos depósitos de propelentes, uno contiene el oxidante y otro el combustible. Ambos se unen en la cámara de combustión  y se encienden creando un reacción que impulsará al cohete en la dirección y sentido deseados.

Existen multitud de oxidantes y de combustibles, pero se pueden agrupar en dos categorías:

  • Propelentes Criogénicos: Cuya principal característica es que deben ser almacenados a bajas temperaturas para mantener su condición líquida. Proporcionan las reacciones más energéticas, por lo que generan un mayor empuje y son muy eficientes, pero tienen dos problemas. Por un lado el volumen, al ser poco densos necesitan de grandes tanques para poder almacenar la suficiente cantidad de combustible. Por otro, su punto de evaporación, que está por debajo incluso del frío que se experimenta en el vacío del espacio, por lo que al evaporarse y aumentar de volumen deben de ser evacuados de la nave si no queremos que reviente. Los propelentes criogénicos por antonomasia son el Oxígeno Líquido (Oxidante) y el Hidrógeno Liquido (Combustible). La etapa superior del cohete Atlas V, Centaur, utiliza este tipo de combustible y puede aguantar una semana en el espacio hasta que su combustible se evapora completamente. Por lo que, a día de hoy, no es útil para viajes por el espacio de larga duración.
  • Propelentes Hipergólicos: Son propelentes que se caracterizan porque, a diferencia de los criogénicos, que deben de ser encendidos por un instrumento especifico, estos reaccionan por el mero hecho de entrar en contacto uno con el otro.  Su principal ventaja es que son estables incluso a temperatura ambiente por lo que no se evaporan en el espacio. Sin embargo tienen dos desventajas, por un lado son poco energéticos y proporcionan poco empuje en comparación con los propelentes crigénicos. Y además son combustible extremadamente tóxicos y cancerigenos, por lo que los hace peligrosos para viajes con humanos. Si bien el cohete del modulo de servicio de las naves Apolo, al igual que el módulo lunar,  hacían uso de este propelente.

Sin embargo parece ser que Masten Space en colaboración con la NASA han desarrollado un nuevo propelente hipergólico que goza de todas las ventajas descritas: estable a temperatura ambiente, ignición instantánea lo que reduce la complejidad del motor,  alta densidad, etc. Y elimina la toxicidad asociada a los mismos.  Un gran paso en la exploración del espacio.

Así lo explican en su web (inglés)

Historically, spacecraft have used cocktails of Hydrazines and Nitrogen Tetroxide (NTO) as storable hypergolic propellants. These propellants have very high performance and were used in the Apollo Lunar Module Ascent and Descent engines, as well as part of the Space Shuttle’s Orbital Maneuvering System (OMS). However, they are both extremely toxic, requiring exhaustive procedures for safe procurement, handling, spill control, and disposal. The nontoxic MXP-351, by comparison, is exceptionally easy to handle. They have very low vapor pressures, meaning they don’t evaporate easily and pose inhalation hazards to any workers. Spills are easily rectified by simply diluting with water and rinsing away. These greatly reduced operational constraints have the potential to reduce recurring costs for spaceflight applications.

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