Propulsión de microsatélites

La formación de constelaciones de microsatélites exige una amplia gama de capacidades de maniobra, como el posicionamiento preciso de los satélites y el mantenimiento de su orientación, sin las cuales empezaría a dar vueltas sin control en órbita y sus antenas perderían la alineación con la Tierra.

Los cohetes y satélites convencionales utilizan la propulsión química mediante propergoles sólidos. Miniaturizar la técnica de propulsión probada y de confianza resulta tentador. Sin embargo, el proyecto PRECISE (Chemical-µpropulsion for an efficient and accurate control of satellites for space exploration), financiado por la Unión Europea, ha progresado hacia el diseño de una forma más adecuada de propulsión para microsatélites.

El sistema experimental desarrollado se inspira en los sistemas microelectromecánicos (MEMS), esto es, componentes muy pequeños con elementos de tamaño micrométrico. El tamaño y peso minúsculos de los componentes MEMS hacen que resulten ideales para los sistemas de propulsión de microsatélites.

Los socios de PRECISE fabricaron componentes de este tipo en forma de chips de silicio, prácticamente de la misma forma en la que se crean los chips de ordenadores y otros aparatos electrónicos, y los unieron entre sí de tal modo que los filtros, los calentadores, los controladores de flujo térmico y las válvulas de descarga de presión se acumularan en capas formando unidades compactas de un tamaño similar a una moneda de céntimo.

Las válvulas del sistema de micropropulsión funcionan calentando parafina en cavidades cerradas para aumentar su volumen antes de expulsarse a través de toberas. En la interfaz entre chips se formaron cavidades con el fin de implementar distintos diseños de microcatalizadores para descomponer la hidracina y, con ello, obtener el empuje deseado.

Finalmente, se montaron varios chips apilados unos encima de otros. El microsistema de propulsión química (µCPS) está equipado con sensores que controlan el flujo de parafina mediante el ajuste de la potencia de los calefactores del chip inferior y proporciona empujes que van de los micronewtons hasta varios milinewtons.

Antes de finalizar el proyecto PRECISE, se montó un prototipo de µCPS. Además, se probó en una instalación de pruebas de pluma de alto vacío en el Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DLR). Los resultados de las pruebas sugieren que todavía queda trabajo por hacer en el desarrollo experimental de los µCPS.

Sin embargo, la flexibilidad y el tamaño compacto de la tecnología MEMS hacen que sea una plataforma prometedora para diseños de propulsión futuros. Ya se han trazado diseños detallados de ingeniería que cumplen los requisitos estrictos de dos astronaves: Solar Sail e InspectorSat.