La presurización autógena es el uso de propulsor gaseoso autogenerado para presurizar el propulsor líquido en cohetes . Los cohetes tradicionales de propulsor líquido se han presurizado con mayor frecuencia con otros gases, como helio , lo que requiere llevar los tanques de presurizante junto con el sistema de plomería y control para usarlo. La presurización autógena se ha utilizado operativamente en el Titan 34D , [1] el transbordador espacial , [2] el Space Launch System , [3] y Starship . [4] Está previsto utilizar la presurización autógena en el New Glenn , [5] el Terran 1 [6] y el cohete Neutron de Rocket Lab . [7]
A medida que el combustible se vacía de su tanque, algo debe llenar el espacio vacío para mantener la presión dentro de los tanques. Esto se debe a dos razones: primero, los motores de cohetes requieren una presión de entrada mínima para evitar la cavitación en sus turbobombas y, segundo, los cohetes generalmente requieren que sus tanques estén presurizados para lograr resistencia estructural.
En la presurización autógena, se calienta una pequeña cantidad de propulsor hasta que se convierte en gas. Luego, ese gas se devuelve al tanque de propulsor líquido del que se obtuvo. Esto ayuda a mantener el propulsor líquido a la presión necesaria para alimentar los motores de un cohete. [8] Esto se logra a través de generadores de gas en los sistemas de motor de un cohete : tomados de un generador de gas ; alimentados a través de un intercambiador de calor ; o mediante calentadores eléctricos. [9] La presurización autógena ya se usaba en el cohete propulsor Titán en 1968 y se había probado con el motor RL10 , demostrando su idoneidad para motores de etapa superior . [10]
Tradicionalmente, la presurización del tanque se ha proporcionado mediante un gas inerte de alta presión, como helio o nitrógeno . La presurización autógena se ha descrito como menos y más compleja que el uso de helio o nitrógeno, pero proporciona ventajas significativas. La primera es para vuelos espaciales de largo plazo y misiones interplanetarias como ir y aterrizar en Marte . La eliminación de los gases inertes del uso permite el encendido del motor en un modo sin bombeo. Los mismos gases vaporizados se pueden utilizar para el control de actitud mono o bipropulsante . La reutilización del oxidante y el combustible a bordo también reduce la contaminación de los combustibles por gases inertes. [10]
Los beneficios de la reducción de riesgos provienen de la reducción de la necesidad de recipientes de almacenamiento de alta presión y del aislamiento completo de los sistemas de combustible y oxidante, eliminando una posible ruta de falla a través del subsistema de presurización (por ejemplo, SpaceX CRS-7 ). Este sistema también aumenta la capacidad de carga útil al reducir el peso de los componentes y del propulsor y aumentar la presión de la cámara . [10]
Un riesgo importante de la presurización autógena es que es propensa al colapso del vacío si el propulsor se agita . Si el gas del vacío se mezcla con el propulsor líquido, como durante las maniobras de una nave espacial, se enfriará y puede condensarse en líquido, lo que provocará una pérdida repentina de presión. [11] Por lo tanto, la presurización autógena es adecuada para motores de refuerzo que funcionarán bajo aceleración constante en una sola dirección, pero es difícil de usar cuando hay múltiples quemas de motor separadas por maniobras de gravedad cero.
Los motores RS-25 utilizaban presurización autógena para mantener la presión del combustible en el tanque externo del transbordador espacial . [12]