En el último número de la revista Physics Today publicada por la sociedad norteamericana de física (ver: Physics Today 75, 9, 38 (2022)), investigadores de la NASA en Estados Unidos, y de las Universidades de Singapur y Australia exponen los avances más recientes sobre la propulsión de naves espaciales, en particular de los sistemas de propulsión eléctricos.
Es importante recordar que el desplazamiento de toda nave espacial se realiza a partir de la aplicación de la tercera ley de Newton que dice que, “a toda acción corresponde una reacción igual y en sentido opuesto”.
De este modo, por ejemplo, al inflar un globo y soltarlo veremos que el globo se mueve impulsado por el aire que sale a gran velocidad del mismo. Con un vehículo espacial ocurre lo mismo, los cohetes de la nave emiten gases hacia atrás de la nave a gran velocidad, lo cual tiene como consecuencia el desplazamiento hacia adelante de la nave espacial.
Normalmente, para la propulsión de naves espaciales se utiliza el motor cohete, pues es capaz de generar una enorme potencia y, a diferencia de otros tipos de motores, no necesita de oxígeno atmosférico para funcionar. Sin embargo, a pesar de la gran potencia de los motores cohete, no son eficientes para las enormes distancias espaciales. Una de las razones de esto es el enorme peso del combustible que consumen.
Otro tipo de motores espaciales son los motores iónicos, en estos la velocidad de salida del propelente es mucho mayor que en los motores cohete convencionales y por tanto pueden ser diez veces más eficientes.
Otra alternativa para propulsión dentro del sistema solar es usando velas que usan el impulso del viento solar, esto de modo semejante a los barcos de vela que utilizan el aire para impulsarse.
También, muchos satélites en órbita requieren de propulsores pequeños utilizados para corregir su posición y orientación. Sin embargo, para misiones en espacio profundo se piensa que solo los reactores nucleares de fisión o fusión podrán ser la solución, pero esta es una tecnología que requiere aún mucha inversión y desarrollo así como de trabajo de relaciones públicas pues en muchos países hay oposición a utilizar reactores nucleares de fisión en el espacio y aunque la tecnología basada en fusión nuclear podría ser una buena alternativa, actualmente no está suficientemente desarrollada.
Las cuatro áreas que requieren mayor desarrollo son las siguientes:
I) Eficientar el empuje de motores de alta potencia utilizando impulsores confiables eléctricos los cuales serán necesarios para misiones tanto de carga como tripuladas a Marte y a otros destinos en el espacio. Esto requerirá mayor trabajo en impulsores magnetohidrodinámicos capaces de alcanzar alta potencia, alto empuje y tener baja masa y pequeñas dimensiones.
II) Desarrollo de motores de ultra alta precisión utilizados por observatorios astronómicos en el espacio.
III) Motores eléctricos ultracompactos para el control de pequeños satélites con masas menores a diez kilogramos.
IV) Desarrollo de fuentes de muy alta potencia para naves fuera del sistema solar utilizando reactores nucleares.