Tipos de Propulsión en Cohetes

1. Propulsión Química

La propulsión química es el tipo de propulsión más comúnmente utilizado en cohetes y se basa en reacciones químicas para generar gases calientes que se expulsan a alta velocidad a través de una boquilla, produciendo empuje. Los sistemas de propulsión química se pueden clasificar en:

a. Motores de Combustible Sólido:

• Características: Utilizan un propelente sólido que se quema para producir gases calientes.
• Ventajas: Simplicidad, alta fiabilidad y capacidad de almacenamiento a largo plazo.
• Desventajas: No se puede apagar una vez encendido y la potencia no es ajustable.
• Ejemplo: Cohetes de fuegos artificiales y etapas de refuerzo de algunos cohetes espaciales como el Space Shuttle.

b. Motores de Combustible Líquido:

• Características: Utilizan propelentes líquidos, normalmente un combustible y un oxidante almacenados en tanques separados, que se mezclan y queman en la cámara de combustión.
• Ventajas: La potencia se puede ajustar y el motor puede apagarse y encenderse según sea necesario.
• Desventajas: Sistemas más complejos y necesidad de mantener los combustibles a bajas temperaturas.
• Ejemplo: Motores del cohete Falcon 9 de SpaceX y los motores del Saturn V utilizado en el programa Apolo.

c. Motores Híbridos:

• Características: Utilizan una combinación de combustible sólido y oxidante líquido o gaseoso.
• Ventajas: Mayor control sobre el empuje comparado con los motores de combustible sólido y mayor simplicidad que los motores de combustible líquido.
• Desventajas: Complejidad intermedia y desafíos en la mezcla eficiente de los propelentes.
• Ejemplo: Algunos cohetes de prueba y sistemas de propulsión experimental.

2. Propulsión Eléctrica

La propulsión eléctrica utiliza energía eléctrica para acelerar partículas (normalmente iones) a altas velocidades para generar empuje. Los sistemas de propulsión eléctrica son más eficientes en términos de impulso específico que los sistemas químicos, pero generan menos empuje. Se utilizan principalmente en misiones espaciales de largo plazo. Los tipos más comunes incluyen:

a. Propulsores de Iones:

• Características: Utilizan campos eléctricos para acelerar iones (normalmente xenón) a altas velocidades.
• Ventajas: Muy alta eficiencia de combustible (alto impulso específico).
• Desventajas: Generan bajo empuje, adecuado solo para misiones donde se puede tolerar una aceleración baja.
• Ejemplo: Propulsores utilizados en la misión Dawn de la NASA.

b. Propulsores Hall:

• Características: Utilizan un campo magnético para ionizar y acelerar propulsor (normalmente xenón) generando empuje.
• Ventajas: Alta eficiencia y mayor empuje que los propulsores de iones.
• Desventajas: Aún generan menos empuje que los sistemas químicos.
• Ejemplo: Utilizados en satélites de comunicaciones y misiones de exploración espacial.

c. Propulsores de Efecto de Campo (FEEP):

• Características: Utilizan un campo eléctrico para emitir partículas cargadas (iones) a través de una boquilla a velocidades extremadamente altas.
• Ventajas: Altísimo impulso específico.
• Desventajas: Muy bajo empuje y alto costo de operación.
• Ejemplo: Utilizados en pequeños satélites y aplicaciones de precisión.

3. Propulsión Nuclear

La propulsión nuclear utiliza reacciones nucleares para calentar un propulsor (como hidrógeno) que luego se expulsa a través de una boquilla para producir empuje. Los tipos incluyen:

a. Propulsión Nuclear Térmica:

• Características: Utiliza un reactor nuclear para calentar hidrógeno, que se expulsa a alta velocidad.
• Ventajas: Alto impulso específico, adecuado para misiones de largo plazo en el espacio profundo.
• Desventajas: Desafíos técnicos y de seguridad asociados con la manipulación de material nuclear.
• Ejemplo: Propuestas para misiones tripuladas a Marte.

b. Propulsión Nuclear Eléctrica:

• Características: Utiliza un reactor nuclear para generar electricidad, que luego se usa para alimentar sistemas de propulsión eléctrica.
• Ventajas: Combinación de alta eficiencia de combustible y mayor empuje posible.
• Desventajas: Complejidad técnica y desafíos de seguridad.
• Ejemplo: Aún en fase de investigación y desarrollo.

4. Propulsión de Fotones (Velas Solares)

La propulsión de fotones utiliza la presión de radiación de la luz (normalmente del sol) para empujar una vela grande y reflectante, generando empuje.

Características:

• Ventajas: No requiere combustible, lo que permite misiones de muy largo plazo.
• Desventajas: Genera empuje extremadamente bajo, adecuado solo para misiones muy prolongadas donde la aceleración acumulativa es suficiente.
• Ejemplo: La sonda IKAROS de la JAXA y la misión LightSail de la Planetary Society.