Este es el secreto de la NASA para la exploración espacial: los tanques Zero-Boil Off
Estos elementos para llevar combustible son una de las grandes apuesta de futuro
Independientemente del medio de transporte que elijas para un viaje largo, en algún momento tendrás que repostar combustible. Para los automóviles, esto puede ser una simple visita a una gasolinera, mientras que los aviones, trenes y barcos cuentan con servicios de repostaje más especializados en sus depósitos o puertos. Sin embargo, para las naves espaciales de la NASA u otra agencia especial, actualmente no existe ninguna infraestructura de repostaje.
Y dado que el combustible que utilizan debe almacenarse criogénicamente, y los tanques en los que se almacena el combustible están constantemente expuestos a la radiación térmica del Sol, mantener suficiente combustible en un tanque para un viaje a Marte con astronautas es actualmente inviable. Afortunadamente, la NASA está trabajando en ello y recientemente ha publicado un análisis detallado de algunos de esos trabajos en uno de sus blog de su sitio web.
Un problema que puede estar cerca de solucionar la NASA
La definición del problema es muy clara: se utilizan hidrógeno y oxígeno criogénicos como combustible en la mayoría de las misiones espaciales. Una vez en el espacio, los tanques en los que se almacena se calientan debido a la constante radiación solar a la que están expuestos. Dado que no hay aire, no hay forma de disipar ese calor… lo que es un gran problema para misiones largas. Así, por ejemplo, si se traspasa la protección utilizada actualmente, el combustible comienza a hervir, y los planificadores de la misión suelen optar por expulsar el vaporoso al espacio -en lugar de dejarlo como un medio potencial para calentar más rápido el resto del combustible-.
La pérdida resultante de combustible puede suponer la mitad del combustible criogénico necesario para una misión de tres años a Marte… y en tan solo uno. En resumen, los viajes tripulados a Marte son imposibles utilizando la tecnología de almacenamiento de combustible actual en el espacio. Sin embargo, existen alternativas, conocidas como sistemas Zero Boil-Off (ZBO) o Reduced Boil-Off (RBO). Estos tanques avanzados utilizan una combinación de procesos “activos” para mantener la presión del tanque y no permitir una pérdida excesiva de combustible durante los vuelos espaciales largos.
Que son los tanques Zero Boil-Off
Los sistemas ZBO se basan en dos ideas tecnológicas: la mezcla de chorro del propelente y una tecnología de inyección de gotas. Con ella, se permitiría controlar los cambios de fase de la interfaz vapor/combustible. Es decir, que detendría el combustible de sublimar en vapor en primer lugar.
Suena muy bien, pero actualmente existe un problema importante: todo esto debe hacerse en microgravedad, donde cosas como la formación de gotas y la mezcla de líquidos no siempre ocurren de la misma manera que en la Tierra. Por lo tanto, la NASA decidió hacer lo que mejor sabe hacer y realizar algunos experimentos, en este caso en la ISS.
Las pruebas ya han comenzado
El primero fue el denominado ZBOT-1. Tenía la intención de cuantificar cómo se comportaría la mezcla de chorro en microgravedad, y el resultado de más de treinta pruebas fue que aún entendemos muy poco acerca de cómo funcionan estos sistemas en microgravedad, así de sencillo. Otros dos experimentos se centran en ampliar esa comprensión para estudiar los efectos de la microgravedad sobre los “gases no condensables”, que se pueden usar para controlar la presión dentro del tanque de combustible.
La prueba final de la serie se centrará en los cambios de fase de las gotas. Conocida como la prueba ZBOT-DP. Esta es la más ambiciosa, ya que prueba una tecnología que nunca se ha utilizado en microgravedad antes. Se enfocará en comprender cómo interactúan las gotas con su entorno, incluidas las paredes del tanque sobrecalentado. Esto podría llevar a un sistema de gotas totalmente funcional y un sistema de control activo para garantizar que no ocurra ninguna evaporación del tanque.
Dada la importancia de esta tecnología para misiones como la misión Artemis tripulada planificada para los próximos años, parece que la finalización exitosa de estos experimentos -y el diseño y prueba de un tanque de combustible completamente ZBO deberían estar en lo más alto de la lista de prioridades de la NASA-. Habrá que ver cómo evoluciona esta tecnología en un corto periodo de tiempo, ya que este se acaba para poder ser utilizada.
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