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Propulsantes espaciales: tipos, ventajas y desventajas de combustibles para cohetes

TecnologíaActualizado el 283,28 KB

Resumen

El documento clasifica los propulsantes usados en cohetes y propulsión espacial: líquidos bipropelentes, hipergólicos, sólidos, monopropelentes verdes, híbridos e iónicos. Para cada familia describe ejemplos, estado físico, energía, empuje o impulso específico, y sus ventajas e inconvenientes. Sirve para comparar opciones de propulsión y entender por qué se elige cada una según la misión.

Puntos clave

  • Los bipropelentes criogénicos como CH₄/LOX y LH₂/LOX ofrecen alta energía y son candidatos para misiones largas, aunque requieren manejo criogénico.
  • LH₂/LOX tiene la energía más alta entre los propulsantes químicos citados (120 MJ/kg), pero el hidrógeno tiene muy baja densidad y es difícil de almacenar.
  • Los propulsantes hipergólicos, como MMH/NTO, se encienden espontáneamente al contacto, pero son altamente tóxicos y corrosivos.
  • Los propulsantes sólidos, como la doble base NC/NG, son compactos y de alta densidad energética, pero sensibles a impactos y al calor.
  • Los monopropelentes verdes como el LMP-103S reducen la toxicidad frente a la hidrazina, con ventajas en manejo y estabilidad.
  • Los propulsores iónicos, como los de xenón, ofrecen impulso específico muy alto (2000–5000 s) pero con empuje muy bajo.

Ponte a prueba

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🔥 1. Propulsantes Líquidos Bipropelentes No Hipergólicos

RP-1 / LOX

  • Tipo: Bipropelente (no hipergólico)

  • Estado: Líquido (RP-1) + Criogénico (LOX)

  • Empuje: hasta 7605 kN (Falcon 9)

  • Energía: ~43 MJ/kg

  • Ventajas: Económico, manejable, alta potencia

  • Inconvenientes: LOX es criogénico y reactivo

CH₄ / LOX

  • Tipo: Bipropelente criogénico

  • Estado: Líquido (CH₄) + Criogénico (LOX)

  • Empuje: Escalable (desde centenas de N hasta kN)

  • Energía: 55 MJ/kg

  • Ejemplos: Starship, Zhuque-2

  • Ventajas: Reutilizable, no tóxico, ideal para misiones a Marte

  • Inconvenientes: Complejidad criogénica

LH₂ / LOX

  • Tipo: Bipropelente criogénico

  • Estado: Líquido (LH₂) + Criogénico (LOX)

  • Empuje: 2279 kN (ej. RS-25)

  • Energía: 120 MJ/kg (la más alta entre propulsantes químicos)

  • Ventajas: Impulso específico muy alto, producto de combustión limpio (H₂O)

  • Inconvenientes: Difícil almacenamiento, muy baja densidad del H₂

⚠️ 2. Propulsantes Líquidos Hipergólicos

MMH / NTO

  • Tipo: Bipropelente hipergólico

  • Estado: Líquido

  • Impulso específico: 300–330 s

  • Empuje: hasta 35.6 kN

  • Ventajas: Ignición espontánea, fiable

  • Inconvenientes: Altamente tóxico y corrosivo

💣 3. Propulsantes Sólidos

Doble Base NC/NG

  • Tipo: Propulsante Sólido (Doble Base)

  • Estado: Sólido

  • Energía: hasta 20 MJ/kg

  • Empuje: Muy alto

  • Ejemplos: Microlanzadores, misiles, sistemas de control satelital

  • Ventajas: Alta densidad energética, compacto

  • Inconvenientes: Sensible a impactos y calor

ALICE (Al + H₂O Congelada)

  • Tipo: Propulsante Sólido Compuesto Experimental

  • Estado: Sólido (a −35°C)

  • Energía: 15–20 MJ/kg

  • Impulso específico: ~210 s

  • Empuje: 890 N

  • Ventajas: Ecológico, no tóxico, potencialmente fabricable en la Luna o Marte

  • Inconvenientes: Difícil control de empuje, aún en fase experimental

🧪 4. Propulsantes Líquidos Monopropelentes Verdes

LMP-103S

  • Tipo: Monopropelente

  • Estado: Líquido

  • Energía: 2.3 MJ/kg

  • Ejemplos: PRISMA, SkySat

  • Ventajas: No tóxico, estable, bajo coste de manipulación

  • Inconvenientes: Alta temperatura de combustión, catalizadores costosos

Basados en HAN (HAN/HN/TEAN)

  • Tipo: Monopropelente

  • Estado: Líquido

  • Energía: ~2.5–3.0 MJ/kg

  • Ventajas: Alta densidad, menos tóxico que la hidrazina

  • Inconvenientes: Requiere desarrollo de catalizadores específicos, sensibles a la detonación

💨 5. Propulsantes Híbridos

HTPB / N₂O

  • Tipo: Híbrido (sólido + líquido)

  • Ventajas típicas: Mayor seguridad que los propulsantes líquidos puros, fácil almacenamiento

  • Uso común: Cohetes educativos y experimentales

⚡ 6. Propulsantes Iónicos (Eléctricos)

Xenón (Xe)

  • Tipo: Iónico

  • Estado: Gas

  • Impulso específico: 2000–5000 s

  • Empuje: hasta 0.5 N

  • Ventajas: Preciso, muy eficiente, silencioso

  • Inconvenientes: Costoso, requiere electricidad, bajo empuje

Iodo (I₂)

  • Tipo: Iónico

  • Estado: Sólido sublimado

  • Impulso específico: 1000–3000 s

  • Empuje: ~1 mN

  • Ventajas: Compacto, fácil almacenamiento

  • Inconvenientes: Lento, bajo empuje

Argón (Ar)

  • Tipo: Iónico

  • Estado: Gas

  • Energía: ~0.2 MJ/kg

  • Ventajas: No tóxico, económico

  • Inconvenientes: Más difícil de ionizar, bajo empuje

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Preguntas frecuentes

¿Qué ventaja tiene el LH₂/LOX frente a otros propulsantes químicos?

Tiene la energía más alta entre los propulsantes químicos del documento, unos 120 MJ/kg, y un impulso específico muy alto. Además, su producto de combustión es limpio, agua (H₂O).

¿Por qué el MMH/NTO es peligroso?

Es un bipropelente hipergólico altamente tóxico y corrosivo. Su ventaja es que se enciende de forma espontánea y es fiable.

¿Qué diferencia hay entre propulsión iónica y química?

Los propulsores iónicos, como los de xenón, producen un empuje muy bajo pero con impulso específico de 2000 a 5000 s, muy eficientes y precisos. Los químicos entregan mucho más empuje a costa de menor eficiencia.

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Test

1. ¿Cuál de estos propulsantes tiene la mayor energía según el documento?
2. ¿Qué propulsante hipergólico se describe como altamente tóxico y corrosivo?
3. ¿Cuál es la principal ventaja de los propulsantes sólidos de doble base NC/NG?
4. ¿Qué propulsante iónico es un gas y ofrece empuje de hasta 0.5 N?
5. ¿Qué ventaja ecológica tiene el propulsante ALICE?
6. ¿Qué tipo de propulsante es el HTPB / N₂O?

Preguntas generadas con IA a partir del documento: comprueba las respuestas con el texto.