Un resistojet es un método de propulsión de naves espaciales ( propulsión eléctrica ) que proporciona empuje calentando un fluido normalmente no reactivo . El calentamiento se consigue normalmente enviando electricidad a través de una resistencia que consiste en un filamento incandescente caliente, y el gas expandido se expulsa a través de una boquilla convencional. [1]
Los resistojets han volado en el espacio desde 1965 a bordo de los satélites militares Vela . Sin embargo, recién comenzaron a usarse en aplicaciones comerciales en 1980 con el lanzamiento de los primeros satélites en el programa INTELSAT-V . Muchas naves espaciales GEO, y las 95 Iridium , usaban motores resistojet de la serie Aerojet MR-501/MR-502. [1] [2] Hoy en día, la propulsión resistojet se usa para la inserción en órbita , el control de actitud y la desorbitación de satélites LEO , y funciona bien en situaciones donde la energía es mucho más abundante que la masa, y donde la eficiencia de la propulsión debe ser razonablemente alta pero un empuje bajo es aceptable. [ cita requerida ]
También se han propuesto los resistojets como medio para utilizar los residuos biológicos como masa de reacción, en particular junto con la hidracina . Los estudios se centran en las características del vapor y el dióxido de carbono como componentes principales de una corriente de residuos biológicos y, por lo general, utilizan circonio cúbico como elemento calefactor . [3]
Muchas misiones satelitales requieren la capacidad de realizar pequeñas alteraciones en la trayectoria incluso después de que la nave haya sido insertada en órbita. La mayoría de los satélites utilizan motores de cohetes monopropulsantes o propulsores de gas frío para tales ajustes orbitales. Sin embargo, ambos métodos sufren algunos inconvenientes limitantes: la hidracina, el monopropulsante más comúnmente utilizado, es muy cara y, debido a su naturaleza volátil, no es adecuada para satélites más pequeños que se envían al espacio como carga secundaria. Los propulsores de gas frío, si bien utilizan gases relativamente baratos, inertes y por lo tanto "seguros" como el nitrógeno, sufren de un impulso específico bajo en comparación con los motores monopropulsantes. Los resistivorreactores están diseñados para salvar la brecha entre estos dos métodos de propulsión, ofreciendo la seguridad de un propulsor inerte junto con un impulso específico cercano al de la hidracina. [4]
La principal desventaja de un diseño resistojet en comparación con los propulsores de gas frío más simples es la necesidad de una fuente de alimentación, que ocupa espacio y, por lo tanto, a veces es un factor prohibitivo para las misiones Microsat. Además, la mayor complejidad técnica de un resistojet en comparación con soluciones más simples da como resultado un mayor riesgo de falla técnica.
Dado que no aprovechan la combustión química, los resistojets (y diseños similares ) tienen un empuje menor, que es órdenes de magnitud menor que el de los cohetes de combustible sólido y de combustible líquido más convencionales . Como resultado, no son adecuados para maniobras orbitales que requieren delta V elevados durante períodos más cortos.
Los resistojets pueden considerarse una evolución de los propulsores de gas frío tradicionales, que son la forma más simple de motor de cohete disponible. Su tanque de combustible contiene el propulsor, que luego se conduce a la boquilla donde se descomprime, impulsando la nave hacia adelante. En un resistojet, se utiliza una resistencia para calentar el fluido antes de que entre en la boquilla, lo que hace que se expanda con más fuerza, lo que da como resultado un impulso específico más alto.
Una resistencia es un componente eléctrico que convierte la energía eléctrica en calor. Por lo tanto, el empuje de un motor resistivo a reacción se puede regular simplemente modificando la potencia que fluye a través de la resistencia.
Calentar un fluido a 300 °C de esta manera da como resultado un aumento del 41 % en el impulso específico. Si se calienta a 900 °C, el impulso específico podría duplicarse en comparación con un propulsor de gas frío que utilice el mismo propulsor.
{{cite conference}}: Mantenimiento de CS1: formato de fecha ( enlace )