La presurización autógena es el uso de propulsor gaseoso autogenerado para presurizar el propulsor líquido en cohetes . Los cohetes tradicionales de propulsor líquido han sido presurizados con mayor frecuencia con otros gases, como el helio , lo que requiere llevar los tanques de presurización junto con las tuberías y el sistema de control para usarlo. La presurización autógena se ha utilizado operativamente en el Titan 34D , [1] el transbordador espacial , [2] el sistema de lanzamiento espacial , [3] y la nave espacial . [4] Está previsto utilizar presurización autógena en el cohete New Glenn , [5] Terran 1 [6] y el cohete Neutron de Rocket Lab . [7]
A medida que se drena el propulsor de su tanque, algo debe llenar el espacio libre desocupado 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 mediante generadores de gas en los sistemas de motor de un cohete : conectados a un generador de gas ; alimentado a través de un intercambiador de calor ; o mediante calentadores eléctricos. [9] La presurización autógena ya estaba en uso en el propulsor Titan en 1968 y había sido probada con el motor RL10 , demostrando su idoneidad para motores de etapa superior . [10]
Tradicionalmente, la presurización de los tanques la proporcionaba un gas inerte a alta presión como el helio o el nitrógeno . La presurización autógena se ha descrito como menos compleja y más compleja que el uso de helio o nitrógeno, pero proporciona ventajas significativas. El primero es para vuelos espaciales a largo plazo y misiones interplanetarias , como ir y aterrizar en Marte . La eliminación de los gases inertes del uso permite que el motor arranque en modo sin bombeo. Los mismos gases vaporizados se pueden utilizar para el control de actitud con mono o bipropulsor . La reutilización del oxidante y el combustible a bordo también reduce la contaminación de los combustibles por gases inertes. [10]
Los beneficios de reducción de riesgos provienen de reducir el requisito de recipientes de almacenamiento de alta presión y aislar completamente los sistemas de combustible y oxidantes, 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 propenso a colapsar el espacio libre si el propulsor chapotea . Si el gas disponible se mezcla con el propulsor líquido, como durante las maniobras de la nave espacial, se enfriará y puede condensarse en líquido, provocando 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 encendidos del motor separados 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]