Al imaginar una nave espacial, probablemente piensas en esto,
en esto o tal vez en esto.
¿Qué tienen en común?
Entre otras cosas, son enormes por tener que llevar a gente, combustible,
y todo tipo de suministros, instrumentos científicos,
y, en casos raros, láseres de destrucción planetaria.
Pero la próxima generación de naves espaciales serán mucho más pequeñas.
Estamos hablando de tamaño bolsillo.
Imagínate enviar un enjambre de estas micronaves espaciales a la galaxia.
Podrían explorar estrellas lejanas y planetas
mediante sensores electrónicos sofisticados
eso mediría todo, desde la temperatura a los rayos cósmicos.
Se podrían desplegar miles de ellos
por el costo de una sola misión del transbordador espacial,
aumentando exponencialmente la cantidad de datos
que podríamos recopilar sobre el universo.
Y son prescindibles individualmente,
lo que significa que se podrían enviar a entornos
demasiado arriesgados para un cohete o sonda de USD 1000 millones
Cientos de pequeñas naves espaciales ya están orbitando la Tierra,
tomando fotos del espacio,
y recogiendo datos sobre cosas,
como el comportamiento de las bacterias en la atmósfera de la Tierra
y las señales magnéticas que podrían ayudar a predecir terremotos.
Pero ¡cuánto más podríamos aprender de ir más allá de la órbita terrestre!
Eso es lo que las organizaciones como la NASA, quieren hacer:
enviar micronaves espaciales para explorar planetas habitables
y describir fenómenos astronómicos que no se pueden estudiar desde la Tierra.
Pero algo tan pequeño no puede llevar un gran motor o toneladas de combustible,
así que ¿cómo se propulsaría dicha nave?
Para una micronave se precisa micropropulsión.
En muy pequeñas escalas,
algunas de las reglas conocidas de la física no se aplican,
en particular, la mecánica newtoniana cotidiana se colapsa,
y las fuerzas que normalmente insignificantes se convierten poderosas.
Esas fuerzas incluyen tensión superficial y acción capilar,
fenómenos que rigen otras pequeñas cosas.
Los sistemas de micropropulsión pueden aprovechar estas fuerzas para
propulsar la nave espacial. Un ejemplo de esto
es la propulsión electrospray de microfluidos.
Es un tipo de propulsor iónico,
esto significa que dispara partículas cargadas para generar impulso.
Un modelo desarrollado en el laboratorio de propulsión a chorro de la NASA
está a solo un par de cm por cada lado.
He aquí cómo funciona.
Esa placa de metal de tamaño de estampilla está biselada con cien agujas delgadas
y recubierta con un metal con un punto de fusión bajo, como el indio.
Hay una rejilla de metal encima de las agujas,
y un campo eléctrico se establece entre la rejilla y la placa.
Cuando se calienta la placa, las masas fundidas de indio
y la acción capilar extrae el metal líquido a las agujas.
El campo eléctrico lleva el metal fundido hacia arriba,
y la tensión superficial tira de él hacia atrás,
haciendo que el indio se deforme en un cono.
El pequeño radio de las puntas de las agujas
hace posible que el campo eléctrico supere la tensión superficial,
y cuando eso sucede, iones cargados
positivamente disparan a velocidades de decenas de km / sg.
Esa corriente de iones propulsa la nave espacial en la dirección opuesta,
gracias a la tercera ley de Newton.
Y mientras cada ion es una partícula muy pequeña,
la fuerza combinada de muchos apartándose de la nave
es suficiente para generar una aceleración significativa.
Y a diferencia de los gases de escape que sale de un motor de cohete,
esta corriente mucho más pequeña y mucho más eficientes en combustible,
hace que sea más idónea para largas misiones en el espacio.
Estos sistemas de micropropulsión no han sido plenamente probados todavía,
pero algunos científicos piensan que proveerán suficiente empuje
para impulsar a pequeñas naves fuera de la órbita de la Tierra.
De hecho, están prediciendo que miles de micronaves
se pondrá en marcha en los próximos 10 años
para recopilar datos con los que hoy solo podemos soñar.
Y eso es la ciencia de los microcohetes.