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La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) y la empresa aeroespacial con sede en Indiana IN Space LLC han comenzado a analizar los datos de las pruebas de un notable diseño de motor de cohete. Las pruebas son de un motor de cohete de detonación rotatoria que usa ondas de combustible quemado y oxidante para generar empuje creando ondas de choque supersónicas. Estos motores son más potentes que los motores químicos utilizados para transportar humanos y carga al espacio, y las pruebas de la NASA cubrieron más de una docena de carreras y generaron el mayor impulso para este diseño de motor. La agencia espacial tenía como objetivo probar la resistencia del material a través de estas pruebas y planea probar pronto una variante de mayor potencia.
La NASA genera más de 4,000 libras de empuje con un motor de cohete de detonación rotatoria (RDNE)
Un motor de cohete típico, como el que impulsa el cohete Space Launch System (SLS) de la NASA o la línea Falcon de SpaceX, utiliza una cámara de combustión estándar para generar empuje. Esta cámara alimenta el propulsor (combustible) y el oxidante (material combustible) con alta presión a la cámara donde se encienden. Luego, el empuje resultante se dirige a través de una boquilla meticulosamente diseñada, y el equilibrio de los gases de escape y los productos en la cámara (presión de la cámara) es fundamental para determinar si el motor funcionará o si simplemente enviará el escape de vuelta a los tanques. .
Este proceso se llama deflagración, un término técnico en el que los gases de escape o los subproductos de una reacción de combustión viajan más lento que la velocidad del sonido. De manera similar, la detonación es cuando los subproductos viajan más rápido que la velocidad del sonido o de manera supersónica. Esto les da una patada adicional, ya que los gases excitan las partículas del medio en el que viajan. Como una ilustración simple, una explosión de trinitrotolueno (TNT) en la Tierra es una detonación, ya que los subproductos del agua, hidrógeno, monóxido de carbono y otros viajan más rápido que el sonido en el aire. Esto también da como resultado una onda de choque característica que se observa con las explosiones.
Un motor de detonación giratorio también utiliza el principio de detonación para generar una presión autosostenida dentro de la cámara de combustión, lo que conduce a una mayor eficiencia del combustible y una mayor potencia. En un motor de este tipo, los productos de combustión viajan dentro de una cámara de combustión cilíndrica, o lo que técnicamente se llama anillo. La forma de esta cámara de combustión permite que las ondas de presión de la detonación giren alrededor del motor, con las ondas persiguiéndose a sí mismas en un proceso extraordinario. Su alta velocidad hace que las olas cubran decenas de miles de revoluciones por segundo, y el proceso de detonación es mejor para convertir la energía del combustible en empuje en comparación con la deflagración.
La NASA dice que su RDNE pasó por varias pruebas de fuego en el Marshall Space Flight Center en Huntsville, Alabama, y la agencia está analizando los datos de estos en asociación con In Space, LLC. La pareja realizó más de una docena de pruebas en las que el motor se encendió durante más de diez minutos acumulativos. Además, una prueba de aceleración máxima del RDNE lo vio generar 4,000 libras de empuje con una presión de cámara de 622 libras por pulgada cuadrada (psi), siendo la lectura de psi la más alta para el diseño de detonación rotatoria. Los motores convencionales, como los que utilizan actualmente la NASA y SpaceX, tienen presiones de cámara de miles de psi.
El objetivo de las pruebas, según la agencia espacial, no era establecer nuevos récords de presión en la cámara. En cambio, la NASA se propuso evaluar si los materiales de construcción del motor podrían resistir las altas tensiones de la combustión detonativa, en particular la que se usa para la propulsión de cohetes. Estos materiales se construyeron a través de la fabricación en 3D, siendo el material preciso «GRCop-42 de aleación de cobre desarrollado por la NASA», según la agencia espacial. El motor de empuje de 4,000 libras también aceleró con éxito y demostró el encendido interno, y la NASA ahora tiene como objetivo probar una versión mucho más poderosa de 10,000 libras.