Sistemas de propulsión rentables, ecológicos y más eficientes para satélites pequeños
Nada puede frenar el crecimiento exponencial del mercado de los satélites pequeños. Entre 2012 y 2016, el peso medio de los satélites se redujo en casi un 80 % y, desde entonces, el número de satélites pequeños puestos en órbita ha aumentado en un 300 %. Con todo, aunque el mercado se ve espoleado por el aumento de la demanda y las nuevas tecnologías, los sistemas de propulsión de los satélites se están quedando rezagados. Sus carencias podrían resumirse con dos palabras: peligroso y caro; y aunque existen alternativas, su rendimiento generalmente no es el que se espera.
El primero de su clase
Sin embargo existe una excepción. «EL EPSS es el primer sistema de propulsión de alto rendimiento para satélites. Utiliza un monopropergol químico ecológico y no tóxico (dinitroamida de amonio), es diez veces más barato que las alternativas y es un 30 % más eficaz que sus competidores más cercanos», comenta Vytenis Buzas, director general de NanoAvionics. El proyecto EPSS 2 (Enabling Chemical Propulsion System for the Growing Small Satellite Market) comenzó en 2016 con el objetivo de desarrollar y probar sistemas de propulsión de bajo coste y alto rendimiento utilizando un propulsor respetuoso con el medio ambiente para satélites de menos de 150 kg. Buzas comenta: «La necesidad de contar con un sistema de propulsión de ese tipo era muy grande. Los sistemas de propulsión permiten a los satélites realizar tareas complejas que son fundamentales para ofrecer servicios de gran valor, como el vuelo de precisión en constelaciones de satélites, las maniobras orbitales, evitar desechos espaciales, la sincronización y el posicionamiento de los equipos de comunicación y los instrumentos de la carga útil, la compensación de la resistencia atmosférica y la consiguiente prolongación de la vida útil, así como la salida de órbita al final de la misión». En esencia, un sistema de propulsión permite a los satélites pequeños prestar servicios satelitales modernos, a saber: teledetección, astronomía radioeléctrica y óptica, exploración espacial para misiones científicas gubernamentales y privadas, estudios atmosféricos y predicción meteorológica, comunicaciones y radiodifusión, navegación, seguridad, servicio de rescate, búsqueda y salvamento e internet de las cosas (IdC). Gracias al EPSS, tales misiones se benefician no solo de una etiqueta ecológica y de un menor coste, sino también de una mayor capacidad de empuje y quemado.
Un diseño sencillo pero fiable
Entonces, ¿cómo funciona exactamente? Erikas Kneižys, director general de desarrollo de NanoAvionics, explica: «El EPSS hereda un diseño relativamente simple pero fiable —que consta de un depósito de propergol, un sistema de control de flujo y un propulsor— y utiliza una mezcla de monopropergol. El depósito de propergol cuenta con un sistema de control térmico activo y utiliza una configuración de purga por soplado con una membrana elastomérica que separa el agente de presurización y el propergol. El sistema de control de flujo, por otro lado, consiste en una válvula solenoide de cierre, un sensor de presión, un filtro de sistema y dos válvulas de aislamiento en serie que actúan como válvulas de control de vuelo. Por último, la cámara de propulsión cuenta con un catalizador y calentadores. La ignición del propulsor se produce cuando la unidad de control del motor acciona las válvulas solenoides, lo que permite el flujo del propergol. A medida que el propergol fluye hacia la cámara de descomposición y se inyecta en un lecho de catalizador precalentado ubicado dentro de la cámara de descomposición del propulsor, comienza la reacción de descomposición y se libera energía, lo que rápidamente genera el empuje». La reducción de los costes de fabricación se debe al empleo de instrumentos y componentes optimizados por la propia empresa pero, sobre todo, al sistema catalítico situado en la cámara de descomposición del propulsor. La fase 2 del proyecto financiado por el Instrumento PYME finalizó en septiembre de 2019. El sistema ha alcanzado ya el máximo nivel de preparación tecnológica (TRL 9) gracias a una demostración orbital, y se ha iniciado la integración y el vuelo con los satélites de los clientes comerciales. Estos clientes pueden beneficiarse ahora de una mayor vida útil de la misión, un control orbital más eficiente y un menor tiempo de despliegue de la constelación.
Palabras clave
EPSS 2, satélite pequeño, propulsión, propergol, dinitroamida de amonio