![\"\"](\"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2018\/08\/066_Foguete02_Abre_256.jpg\")
IAE<\/span><\/a> Maqueta del cohete L75 desarrollado en el IAE, que funciona con etanol y ox\u00edgeno l\u00edquidoIAE<\/span><\/p><\/div>\n Brasil posee tecnolog\u00eda de motores de propulsi\u00f3n con combustibles s\u00f3lidos para peque\u00f1os cohetes que se utilizan en experimentos cient\u00edficos y tecnol\u00f3gicos. \u201cNuestro objetivo principal consiste en dominar las tecnolog\u00edas necesarias para el desarrollo de un motor de cohete impulsado por un propulsor l\u00edquido. Para el lanzamiento de sat\u00e9lites de gran porte es imprescindible el empleo de este tipo de propulsi\u00f3n\u201d, dice el ingeniero metal\u00fargico Daniel Soares de Almeida, gerente del proyecto en el IAE.<\/p>\n La ingeniera qu\u00edmica Thais Maia Araujo, experta en combustibles de cohetes y docente de la carrera de ingenier\u00eda aeroespacial de la Universidad Federal del ABC (UFABC), campus de S\u00e3o Bernardo do Campo (S\u00e3o Paulo), considera importante que Brasil trabaje en la creaci\u00f3n de un propelente renovable para el sector. \u201cEl combustible en desarrollo en el Inpe, adem\u00e1s de ser m\u00e1s seguro y f\u00e1cil de manipular, es m\u00e1s barato que los impulsores tradicionales y posee el atractivo de la sostenibilidad. El etanol es un combustible renovable y ampliamente disponible en Brasil\u201d, comenta.<\/p>\n El esfuerzo del Inpe por crear un propelente espacial a base de etanol comenz\u00f3 hace tres a\u00f1os. La investigaci\u00f3n, coordinada por el qu\u00edmico industrial Ricardo Vieira, jefe del LCP, cont\u00f3 con la participaci\u00f3n del doctorando Leandro Jos\u00e9 Maschio, de la Escuela de Ingenier\u00eda de Lorena, dependiente de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). Si bien puede usarse en cohetes, el nuevo combustible se recomienda principalmente para sat\u00e9lites. \u201cNuestro propelente bien puede utilizarse en los denominados motores de apogeo, que se emplean para cambiar de \u00f3rbita a los sat\u00e9lites\u201d, explica Vieira. Luego de lanzarlos al espacio, es necesario posicionar a esos dispositivos en la \u00f3rbita correcta, y ese desplazamiento se efect\u00faa mediante propulsores existentes en el propio artefacto.<\/p>\n IAE<\/span><\/a> Banco de pruebas de motores en el IAE, en S\u00e3o Jos\u00e9 dos CamposIAE<\/span><\/p><\/div>\n Un agregado estrat\u00e9gico<\/strong> Para lograr que el motor funcione, la mezcla compuesta por etanol, etanolamina y sales de cobre reacciona con el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno. \u201cEste \u00faltimo componente act\u00faa como oxidante al proveer ox\u00edgeno \u2013elemento inexistente en el espacio\u2013 para la reacci\u00f3n. El per\u00f3xido de hidr\u00f3geno se descompone cuando entra en contacto con el combustible. La reacci\u00f3n es catalizada por el cobre y genera calor \u2013alrededor de 900 \u00baC\u2013, lo que provoca la ignici\u00f3n del etanol de la etanolamina\u201d, explica Vieira. Como resultado de esa reacci\u00f3n se produce un gran volumen de gases, responsable de la propulsi\u00f3n deseada. La combusti\u00f3n espont\u00e1nea es aportada directamente por el contacto de los componentes qu\u00edmicos. La mezcla se controla por medio de un software<\/em> y, de ser factible, con la intervenci\u00f3n de t\u00e9cnicos desde Tierra.<\/p>\n Se recomienda el combustible con etanol fundamentalmente para el posicionamiento de los sat\u00e9lites en \u00f3rbita<\/p><\/blockquote>\n Otra de las ventajas est\u00e1 dada por su bajo costo. El Inpe importa hidracina por un monto de unos 700 reales el kilogramo (kg) y tetr\u00f3xido de nitr\u00f3geno a 1.300 reales el kilo. \u201cEl combustible a base de etanol y etanolamina tendr\u00eda un costo estimado cercano a unos 35 reales el kg y el per\u00f3xido de hidr\u00f3geno, 15 reales el kg. Como un sat\u00e9lite carga m\u00e1s de 100 kg de propelente, se economiza bastante en ese aspecto, si bien ese monto es relativamente peque\u00f1o en relaci\u00f3n con el costo final del artefacto\u201d, resalta Vieira. \u201cPero si tomamos en cuenta su aplicaci\u00f3n futura en etapas de cohetes lanzadores de sat\u00e9lites, esa econom\u00eda pasa a ser bastante significativa\u201d.<\/p>\n Para demostrar que el propelente es viable y funciona, el Inpe proyect\u00f3 y teste\u00f3 en su laboratorio un propulsor que emplea el nuevo combustible en forma exitosa. De acuerdo con Vieira, el paso siguiente ser\u00eda fabricar un motor mayor y realizar ensayos en vac\u00edo, simulando las condiciones del espacio. Seg\u00fan el investigador, la AEB ha mostrado inter\u00e9s en financiar la fabricaci\u00f3n y los test de un motor que emplee combustible a base de etanol. \u201cSi determinamos correctamente el ciclo para la realizaci\u00f3n del proyecto y hallamos a los colaboradores adecuados, creo que el motor impulsado a etanol y etanolamina podr\u00eda estar listo en 10 a\u00f1os\u201d, afirma Gurgel.<\/p>\n En el IAE, el equipo encargado del proyecto de un impulsor para cohetes propulsado a etanol dio un paso importante con la realizaci\u00f3n de pruebas exitosas. Los ensayos se llevaron a cabo al final del segundo semestre de 2016 en los laboratorios del Instituto de Propulsi\u00f3n Espacial del DLR, en Lampoldshausen, Alemania, que colabora con el IAE en el proyecto. El motor L75 emplea etanol de mejor calidad que el automovil\u00edstico y ox\u00edgeno l\u00edquido. Su nombre alude al combustible l\u00edquido (L) y al empuje que desarrolla (la fuerza que lo impulsa), cuyo valor se ubica en 75 kilonewton (kN), suficiente para levantar del suelo un cami\u00f3n de 7,5 toneladas.<\/p>\n DLR<\/span><\/a> Pruebas del motor L75 efectuadas en 2016 en el Centro Espacial Alem\u00e1n, en colaboraci\u00f3n con investigadores brasile\u00f1osDLR<\/span><\/p><\/div>\n Desempe\u00f1o doble<\/strong> \u201cEn esta primera serie de ensayos, los principales objetivos se lograron\u201d, subray\u00f3 la ingeniera aeroespacial alemana Lysan Pf\u00fctzenreuter, gerente del proyecto en el DLR. \u201cSe realizaron exitosamente un total de 42 igniciones en un per\u00edodo de 20 d\u00edas. Pudimos analizar de cerca, entre otras cosas, el comportamiento y la estabilidad del sistema durante la ignici\u00f3n y el arranque en la c\u00e1mara impulsora\u201d. Las evaluaciones preliminares de los resultados revelaron que ambos cabezales tuvieron un desempe\u00f1o similar.<\/p>\n Al final de lla d\u00e9cada de 1960, se lanzaron cohetes del Instituto Max Planck desde el Centro de Lanzamiento de Barreira do Inferno<\/p><\/blockquote>\n La cooperaci\u00f3n entre el IAE y el DLR se remonta al final de la d\u00e9cada de 1960, cuando el Centro de Lanzamiento de Barreira do Inferno (CLBI), en Rio Grande do Norte, se utiliz\u00f3 para lanzar cohetes relacionados con experimentos cient\u00edficos del Instituto Max Planck para F\u00edsica Extraterrestre. Alrededor del a\u00f1o 2000, la cooperaci\u00f3n se fortaleci\u00f3 mediante un acuerdo para el desarrollo conjunto de un cohete de sondeo de dos etapas, que ser\u00eda bautizado VSB-30 y que realiz\u00f3 su vuelo de evaluaci\u00f3n en 2004. M\u00e1s cerca en el tiempo, en 2012, los alemanes emplearon un cohete suborbital brasile\u00f1o, el VS-40M para llevar al espacio al experimento Shefex II (Sharp Edge Flight Experiment), cuyo objetivo fue el desarrollo de tecnolog\u00edas claves, tales como sistemas de protecci\u00f3n t\u00e9rmica para naves espaciales capacitadas para salir al espacio y retornar a la Tierra soportando las condiciones extremas del reingreso en la atm\u00f3sfera.<\/p>\n Seg\u00fan el IAE, a\u00fan ser\u00e1n necesarios alrededor de 10 a\u00f1os para que el motor L75 realice su primer vuelo de calificaci\u00f3n, cuando todos los par\u00e1metros del propulsor se hayan testeado. El proyecto qued\u00f3 dividido en cuatro etapas (estudio de factibilidad, proyecto preliminar, proyecto espec\u00edfico y calificaci\u00f3n) y actualmente se est\u00e1 concluyendo la segunda fase. \u201cLa pr\u00f3xima consiste en la elaboraci\u00f3n del proyecto espec\u00edfico, algo que se llevar\u00e1 a cabo entre 2017 y 2021. Despu\u00e9s, durante en el per\u00edodo 2022-2026, el motor L75 entrar\u00e1 en fase de calificaci\u00f3n, y podr\u00e1 efectuar sus primeros vuelos luego de dicho per\u00edodo\u201d, dice Almeida.<\/p>\n La agencia espacial estadounidense (Nasa) tambi\u00e9n tiene previsto testear este a\u00f1o un propelente alternativo a la hidracina, el combustible tradicional de los cohetes. Se trata de un l\u00edquido al que se lo denomin\u00f3 AF-M315E, a base de nitrato de amon\u00edaco, una sustancia m\u00e1s f\u00e1cil de obtener y cuya manipulaci\u00f3n es menos peligrosa que en el caso de la hidracina. El programa Green Propellant Infusion Mision (Misi\u00f3n de Desarrollo de un Propelente Verde), que la NASA inici\u00f3 en 2012, cuenta con la colaboraci\u00f3n del Laboratorio de Investigaciones de la Fuerza A\u00e9rea de Estados Unidos, donde se cre\u00f3 ese combustible, y de las empresas estadounidenses Aerojet Rocketdyne, que proyect\u00f3 el propulsor, y Ball Aerospace & Technology, gestora del proyecto. Seg\u00fan esta \u00faltima compa\u00f1\u00eda, el nuevo propelente tiene un desempe\u00f1o casi un 50% superior al de los sistemas que utilizan la hidracina. Tanto es as\u00ed que un mismo tanque puede llevar un volumen mayor de AF-M315E ampliando, en teor\u00eda, la duraci\u00f3n de las misiones espaciales.<\/p>\n Los estadounidenses consideran verde al nuevo propelente porque posee ventajas ambientales, tal como ser menos t\u00f3xico que la hidracina. Ese combustible se utilizar\u00e1 para maniobrar un sat\u00e9lite de peque\u00f1o porte en el espacio. Durante 13 meses, se efectuar\u00e1n alteraciones en la altitud y en la inclinaci\u00f3n orbital del artefacto para demostrar la viabilidad del sistema propulsor.<\/p>\n La Agencia Espacial Europea (ESA) tambi\u00e9n tiene candidatos a combustibles verdes. Uno de los proyectos es el del monopropelente LMP-103S, desarrollado por la empresa sueca Ecaps, colaboradora de la ESA. El ingrediente principal es una sustancia a la que se conoce como dinitramida de amonio (ADN), que se obtiene por medio de procesos qu\u00edmicos cuyos residuos son menos nocivos para el ambiente cuando se los compara con los de otros propelentes espaciales. En su composici\u00f3n tambi\u00e9n figuran compuestos tales como metanol, amon\u00edaco y agua.<\/p>\n El nuevo combustible, seg\u00fan informa Ecaps, es m\u00e1s estable, m\u00e1s eficiente y m\u00e1s seguro en su manipuleo que la hidracina. Con el mismo se pueden reutilizar componentes de los sistemas propulsores que emplean hidracina.<\/div>\n
\nEl nuevo combustible, seg\u00fan Vieira, posee una eficiencia similar a la de los combustibles tradicionales. \u201cSu composici\u00f3n contiene alrededor de un 30% de etanol, un 60% de etanolamina [un compuesto org\u00e1nico que surge de la reacci\u00f3n entre el \u00f3xido de etileno y el amon\u00edaco] y un 10% de sales de cobre\u201d, comenta el jefe del LCP. \u201cEl agregado de etanol fue algo puramente estrat\u00e9gico, dado que Brasil es un gran productor de este alcohol combustible. Al cabo, durante el desarrollo, constatamos que el etanol elev\u00f3 el desempe\u00f1o del motor, redujo el tiempo de ignici\u00f3n de la mezcla y abarat\u00f3 el combustible\u201d.<\/p>\n
\nEl proyecto del motor L75 comenz\u00f3 en el IAE en 2008 y cinco a\u00f1os m\u00e1s tarde pas\u00f3 a contar con la colaboraci\u00f3n de t\u00e9cnicos y cient\u00edficos del DLR. En los ensayos efectuados este a\u00f1o en Alemania se probaron dos cabezales de inyecci\u00f3n de combustible conceptualmente distintos, desarrollados simult\u00e1neamente por investigadores del IAE y del DLR. El objetivo de las pruebas fue verificar los par\u00e1metros de desempe\u00f1o en la combusti\u00f3n y definir la mejor tecnolog\u00eda propulsora. Los dos cabezales difieren en la forma en que pulverizan el combustible dentro de la c\u00e1mara de combusti\u00f3n para mezclarse con el ox\u00edgeno.<\/p>\n
\nLa Nasa y la ESA cuentan con proyectos de propelentes que pueden reemplazar con ventajas a la hidracina<\/em><\/p>\n