Ingenieros de la Universidad de Virginia están avanzando en la tecnología de propulsión eléctrica (EP), crucial para la exploración espacial futura. El profesor asistente Chen Cui investiga la dinámica de los electrones en los haces de plasma emitidos por los propulsores EP, con el objetivo de mejorar su eficiencia y fiabilidad para misiones de larga duración.
La investigación de Cui, realizada en colaboración con el profesor Joseph Wang de la USC, fue publicada en diciembre de 2024, proporcionando información sobre el comportamiento de los electrones en el plasma. Esta comprensión es vital, ya que el chorro emitido por los propulsores, en lugar de servir simplemente como escape, juega un papel crítico en la integridad del sistema de propulsión.
Los sistemas de propulsión eléctrica ofrecen ventajas significativas sobre los cohetes químicos tradicionales, incluyendo una mayor eficiencia de combustible y la capacidad de viajar distancias más largas con menos combustible. Son particularmente adecuados para misiones como el programa Artemis de la NASA, que busca devolver humanos a la Luna y eventualmente enviar astronautas a Marte.
Sin embargo, la interacción entre el chorro de plasma y los componentes de la nave espacial presenta desafíos. Si las partículas fluyen de regreso hacia la nave, pueden dañar equipos esenciales. Por lo tanto, es necesario comprender a fondo el comportamiento del chorro para el funcionamiento exitoso de los propulsores EP durante períodos prolongados.
Cui utiliza simulaciones informáticas avanzadas impulsadas por supercomputadoras para analizar el comportamiento del plasma en los sistemas EP. Sus hallazgos revelan que la distribución de velocidad de los electrones dentro del haz presenta patrones distintos, que varían según la temperatura y la velocidad, lo que indica la complejidad de las interacciones electrónicas.
Estos hallazgos podrían mejorar significativamente el diseño y funcionamiento de los sistemas de propulsión eléctrica, asegurando su eficacia para misiones espaciales a largo plazo y fortaleciendo los esfuerzos internacionales en la exploración espacial.