El nanopropulsor electrocinético es un sistema teórico de propulsión espacial basado en el principio de electroósmosis (también conocido como flujo electroosmótico). Permite un alto impulso específico y una alta relación empuje -potencia, así como una alta velocidad final, lo que lo hace adecuado para una amplia variedad de aplicaciones. Debido a las dificultades en la producción de los nanotubos de carbono necesarios , las pruebas experimentales aún no han comenzado. [1]
El principio de electroósmosis o flujo electroosmótico crea un flujo de un electrolito a través de un tubo muy pequeño en el rango de los nanómetros. Para lograr este flujo hay un cátodo y un ánodo en los extremos del tubo sobre los cuales se aplica un voltaje. Debido a este voltaje, los iones en el electrolito almacenados en un depósito conectado directamente al tubo pueden acelerarse y expulsarse. De esta manera, la energía eléctrica se transforma en energía cinética . La cantidad de empuje creada por un nanopropulsor está en el rango de micronewton, sin embargo, debido a su tamaño, tiene sentido organizar un gran número en una matriz para lograr un empuje suficiente. El empuje, la velocidad de salida de los iones y el caudal másico del electrolito están influenciados por el voltaje aplicado , lo que facilita la regulación de esos parámetros. El voltaje aplicado y el valor de pH del electrolito (cantidad de iones que contiene) también varían el equilibrio entre el empuje, la eficiencia y la velocidad máxima de escape (determina la velocidad máxima de vuelo alcanzable). También es teóricamente posible lograr una eficiencia muy alta , cercana al 100% [2] , así como un impulso específico elevado y una alta relación empuje-potencia. Este sistema aún no se ha construido ni probado experimentalmente debido a las dificultades con la producción de los nanotubos necesarios para ello. [1]
Los nanopropulsores electrocinéticos tienen una eficiencia, un impulso específico, una velocidad de escape y una relación empuje-potencia muy elevados, lo que los hace adecuados para una amplia variedad de aplicaciones. Debido a que un propulsor está formado por una serie de múltiples nanopropulsores, es fácilmente posible diseñar propulsores de todos los tamaños y rangos de empuje. Estas propiedades proporcionan a los nanopropulsores electrocinéticos un muy buen control del empuje, lo que los hace aplicables a una amplia gama de naves espaciales, desde propulsores de maniobra para naves espaciales pequeñas, como satélites, hasta el sistema de propulsión principal de naves espaciales interplanetarias o interestelares. Este sistema tampoco requiere protección adicional contra el calor o la radiación para proteger el resto de la nave espacial, lo que hace que el sistema (sin incluir el compartimento de combustible) sea liviano en comparación con otros diseños. [1]
La producción de los nanotubos de carbono necesarios es muy costosa y, con los métodos de producción actuales, la cantidad de defectos superficiales en los nanotubos de carbono producidos es alta, lo que reduce significativamente la eficiencia y los hace poco confiables. Este diseño también requiere una alta diferencia de potencial en el rango de 300 a 500 voltios, así como un tanque de almacenamiento suficiente para el electrolito líquido necesario, lo que aumenta el peso del sistema general. [1]