Lanzamiento de vehículos y sus enormes motores de cohete tienden a recibir la mayor parte de la atención cuando se trata de propulsión relacionada con el espacio, pero el lanzamiento solo te lleva al borde del espacio, y el espacio es un gran lugar. Tesseract ha diseñado un nuevo cohete para naves espaciales que no solo es más pequeño y más eficiente, sino que usa combustible más seguro para nosotros aquí en la superficie.
El campo de la propulsión de cohetes ha avanzado constantemente durante décadas, pero una vez en el espacio hay una variación considerablemente menor. La hidrazina es un combustible de nitrógeno-hidrógeno simple y poderoso que ha estado en uso desde los años 50, y los motores que lo usan (o propulsores “hipergólicos” similares) alimentan muchas naves espaciales y satélites en la actualidad.
Solo hay un problema: la hidrazina es terriblemente tóxica y corrosiva. El manejo debe realizarse en una instalación especial, con extrema precaución y trajes de materiales peligrosos, y muy cerca del momento del lanzamiento: no querrás un explosivo venenoso por más tiempo del necesario. A medida que los lanzamientos y las naves espaciales se multiplican y los costos caen, el manejo de la hidrazina sigue siendo un gasto y un peligro graves.
Se están buscando alternativas para la propulsión en el espacio, como los paneles de electrospray de Acción, los propulsores de efecto Hall (en los satélites Starlink de SpaceX) y las velas ligeras, pero en última instancia, la propulsión química es la única opción real para muchas misiones y embarcaciones. Desafortunadamente, la investigación de combustibles alternativos que no son tan tóxicos no ha producido muchos resultados, pero Tesseract dice que ha llegado el momento.
“Hubo una investigación inicial realizada en la Estación Naval China Lake en los años 90”, dijo el cofundador Erik Franks, pero se esfumó cuando se reasignaron los fondos. “El momento tampoco era el correcto porque la industria todavía estaba dominada por contratistas de defensa muy conservadores que estaban contentos con la tecnología de propulsores tóxicos comprobada en vuelo”.
Una prueba de fuego real del motor Rigel de Tesseract.
Sin embargo, las patentes caducadas para estos sistemas orientaron al equipo en la dirección correcta. “El desafío para nosotros ha sido revisar toda la familia de productos químicos y encontrar cuál funciona para nosotros. Hemos encontrado uno realmente bueno, lo mantenemos como una especie de secreto comercial, pero es barato y de alto rendimiento “.
No querrás enjuagarte la cara con él, pero puedes alimentar una nave espacial con overoles Gore-Tex en lugar de un traje de materiales peligrosos sellado herméticamente. La exposición accidental no significa daño tisular permanente como podría ocurrir con la hidrazina.
Los tiempos también han cambiado. La tendencia en el espacio en este momento está lejos de los satélites que cuestan cientos de millones y permanecen en órbita geosincrónica durante décadas, y hacia aves más pequeñas y más baratas destinadas a durar solo cinco o diez años.
Por supuesto, cada vez más personas fabrican más naves espaciales, las alternativas más seguras y ecológicas son más atractivas, por supuesto: menores costos de manejo, instalaciones menos especializadas, etc. Pero hay más que eso.
Si todo lo que alguien quisiera es eliminar la propulsión a base de hidrazina, podrían reemplazar el motor con una opción eléctrica como un propulsor de efecto Hall, que obtiene su empuje de partículas cargadas que salen del conjunto e imparten una fuerza infinitesimal en la dirección opuesta, innumerables veces por segundo, por supuesto. (Se suma).
Pero estos métodos de propulsión, aunque tienen un alto impulso específico – una medida de cuánta fuerza se genera por unidad de combustible – producen muy poco empuje. Es como sugerir que alguien tome un automóvil con energía solar con una velocidad máxima de 5 MPH en lugar de un automóvil tradicional con un V6. Llegarás allí, y económicamente, pero no tienes prisa.
Considere que un satélite, una vez llevado a una órbita baja por un vehículo de lanzamiento, debe ascender por su propia potencia a la altitud deseada, que puede estar a cientos de kilómetros por encima. Si usa un motor químico, eso podría hacerse en horas o días, pero con electricidad, puede llevar meses. Un combate militar destinado a permanecer en el lugar durante 20 años puede ahorrar algunos meses desde el principio, pero ¿qué pasa con los miles de satélites de corta vida que una compañía como Starlink planea lanzar? Si pudieran estar operativos una semana después del lanzamiento en lugar de meses, esa es una adición no trivial a su vida útil.
“Si puede deshacerse de la toxicidad y los costos de manejo de la propulsión química convencional, pero mantener el rendimiento, creemos que el químico verde es un claro ganador para la nueva generación de satélites”, dijo Franks. Y eso es lo que dicen haber creado. No solo en el papel tampoco, obviamente; Aquí hay un video de una prueba de fuego de principios de este año.
“También es importante al final de la vida, donde hacer una desorbita espiral larga y lenta, cruzando repetidamente las órbitas de otros satélites, aumenta dramáticamente el riesgo de colisión”, continuó. “Para gestionar de manera responsable estas grandes constelaciones planificadas, la capacidad de desorbitarse rápidamente al final de la vida será especialmente importante para evitar crear un problema de desechos orbitales insostenibles”.
Tesseract tiene solo 7 empleados a tiempo completo, y formó parte de la clase de verano de 2017 de Y Combinator. Desde entonces (y antes), han estado trabajando arduamente para diseñar los sistemas que ofrecerán y construir relaciones con el sector aeroespacial.
Una representación de los dos productos estrella de Tesseract: Adhara a la izquierda y Polaris a la derecha.
Han recaudado una ronda de semillas de $ 2M, pero no es necesario ser un científico de cohetes para saber que ese no es el tipo de dinero que pone las cosas en el espacio. Afortunadamente, la compañía ya tiene sus primeros clientes, uno de los cuales todavía está en sigilo, pero planea lanzar una misión lunar el próximo año (y es mejor que crea que estamos haciendo un seguimiento de ese buen dato). El otro es Space Systems / Loral, o SSL, que ha firmado una carta de intención de $ 100 millones.
Hay dos productos principales que Tesseract planea ofrecer. Polaris es un “kickstage”, esencialmente una nave espacial de corto alcance utilizada para entregar satélites a órbitas más distantes después de ser llevada al espacio por un vehículo de lanzamiento. Está impulsado por los motores Rigel más grandes de la compañía; Esta es la plataforma supuestamente dirigida a la luna, y puedes verla impulsando un embrague de 6U smallsats a la derecha en la imagen de arriba.
Pero Franks cree que el dinero está en otra parte. “Los sistemas que creemos que serán una mayor oportunidad de mercado son los sistemas de propulsión smallsat”, dijo. De ahí el segundo producto, Adhara, un autobús de propulsión para satélites y embarcaciones más pequeños que la compañía se está enfocando en mantener de manera directa, compacta y, por supuesto, ecológica. (Es la plataforma más pequeña en la imagen de arriba; los propulsores se llaman Lyla).
“Hemos escuchado de los clientes que los sistemas completos y llave en mano son lo que en su mayoría desean, en lugar de comprar componentes de muchos proveedores y hacer toda la integración de los sistemas como lo han hecho históricamente los fabricantes de satélites de la vieja escuela”, dijo Franks. Entonces, para eso está Adhara: “Hazlo simple, atorníllalo, déjalo maniobrar donde sea necesario”.
Diseñar estos motores no fue nada fácil, naturalmente, pero Tesseract no estaba reinventando la rueda. Los principios son muy similares a los motores tradicionales, por lo que los costos de desarrollo no fueron ridículos.
La compañía no pretende que estas sean las únicas soluciones que tienen sentido ahora. Si necesita tener la masa o el volumen más bajo absoluto dedicado a la propulsión, o realmente no le importa si lleva una semana o un año llegar a su destino, la propulsión eléctrica probablemente sea una mejor opción. Y para las misiones importantes que requieren un alto delta-V y no les importa lidiar con los peligros asociados, la hidrazina sigue siendo el camino a seguir. Pero el mercado que más está creciendo no es ninguno de estos, y los motores de Tesseract se encuentran en un punto medio que es eficiente, compacto y mucho menos peligroso para trabajar.
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