Vela eléctrica

Una vela eléctrica (también llamado vela de viento solar eléctrica o E-vela) es una forma propuesta de propulsión espacial que utiliza la presión dinámica del viento solar como fuente de empuje. Crea una vela "virtual" utilizando alambres pequeños para formar un campo eléctrico que desvía los protones del viento solar y extrae su momento. Fue inventado por Pekka Janhunen en 2006 en el Instituto Meteorológico Finlandés.^[1]​

El concepto Heliopause Sistema de Tránsito Rápido Electrostático (HERTS) está actualmente siendo probado y puede tomar sólo 10 a 15 años para hacer el viaje de más de 100 Unidades Astronómicas (15 Miles de millones de kilómetros). HERTS usaría una vela solar eléctrica avanzada que funciona extendiendo múltiples, 20 kilómetros o tan largo, 1 milímetro delgado, cargados positivamente los alambres de una nave espacial rotatoria. La fuerza electrostática generada repele protones de viento solar de movimiento rápido para crear empuje. Comparado con una vela reflectante de luz solar, otro sistema de propulsión sin propulsión de espacio profundo, la vela solar eléctrica podría seguir acelerándose a mayores distancias del Sol, desarrollando aún un empuje mientras navegaba hacia los planetas exteriores.

Principios de funcionamiento y diseño

La vela eléctrica consiste en una serie de cordones delgados, largos y conductores que se mantienen en un alto potencial positivo por un pistola de electrones de a bordo. Los cordones cargados positivamente desvían los protones del viento solar, extrayendo así el moméntum de ellos. Simultáneamente atraen electrones del plasma del viento solar, produciendo una corriente de electrones. El cañón de electrones compensa la corriente eléctrica que llega.

Una forma de desplegar los cordones es girar la nave espacial, usando la fuerza centrífuga para mantenerlas estiradas. Mediante el ajuste fino de los potenciales de los cordones individuales y por tanto, la fuerza del viento solar individualmente, la actitud de la nave espacial puede ser controlada.

Las misiones E-vela se pueden lanzar en casi cualquier momento con sólo pequeñas variaciones en el tiempo de viaje. Por el contrario, las misiones convencionales con asistencia gravitatoria deben esperar a que los planetas alcancen una alineación particular.

Aplicaciones

• Misiones rápidas (>50 km/s o 10 UA/año) fuera del sistema Solar y heliosfera con carga útil pequeña o modesta
• Como freno para una pequeña sonda interestelar que ha sido acelerada a velocidad alta por algunos otro medio como luz láser
• Misiones en espiral hacia dentro para estudiar el Sol a una distancia más cercana
• Misiones bidireccionales a objetos internos del Sistema Solar tales como asteroides
• Vehículo solar de control de viento solar de punto fuera de Lagrange para predecir el tiempo espacial con un tiempo de advertencia más largo que 1 hora
• Desaceleración de una sonda interestelar^[2]​

Sonda de entrada de Urano

Janhunen et al. Han propuesto una misión a Urano alimentada por una vela eléctrica. La misión podría llegar a su destino casi al mismo tiempo que la anterior sonda espacial Galileo requería para llegar a Júpiter, a poco más de un cuarto de distancia. Galileo tardó 6 años en llegar a Júpiter a un costo de 1.600 millones de dólares, mientras que Cassini-Huygens tardó 7 años en llegar a Saturno y costó casi tanto. Se espera que la vela consuma 540 vatios, produciendo alrededor de 0,5 newtons aceleran la nave en aproximadamente 1 mm/s2. La nave alcanzaría una velocidad de unos 20 km/s cuando llegue a Urano, 6 años después del lanzamiento.^[3]​^[4]​

La nave propuesta tiene tres partes: el módulo de E-vela con paneles solares y carretes para sostener los alambres; El cuerpo principal, incluidos los propulsores químicos para ajustar la trayectoria en ruta y en el destino y el equipo de comunicaciones; y un módulo de investigación que entre a la atmósfera de Urano y haga mediciones para transmitir a la Tierra a través del cuerpo principal.

Véase también

• Correa electrodinámica
• Vela magnética
• Retropropulsión espacial eléctrica

Referencias

1. «ELECTRIC SAIL FOR PRODUCING SPACECRAFT PROPULSION». Archivado desde el original el 12 de diciembre de 2012. Consultado el 15 de marzo de 2017. 
2. Perakis, N., & Hein, A. M. (2016).
3. Emerging Technology From the arXiv January 9, 2014. «New Form of Spacecraft Propulsion Proposed For Uranus Mission | MIT Technology Review». Technologyreview.com. Consultado el 12 de enero de 2014.  |autor= y |apellido= redundantes (ayuda)
4. https://arxiv.org/abs/1312.6554 Fast E-sail Uranus entry probe mission

Fuentes

• Janhunen, P. (2004). Janhunen, P. (2004). «Electric Sail for Spacecraft Propulsion». Journal of Propulsion and Power 20 (4): 763-764. doi:10.2514/1.8580.  (4): 763@–764. doi:10.2514/1.8580.
• Janhunen, P. Y Un. Sandroos, estudio de Simulacro de empujón de viento solar en un cable cobrado: base de viento solar propulsión de vela eléctrica, Janhunen, P.; Sandroos, Un. (2007). Janhunen, P.; Sandroos, A. (2007). «Simulation study of solar wind push on a charged wire: Basis of solar wind electric sail propulsion». Annales Geophysicae 25 (3): 755. Bibcode:2007AnGeo..25..755J. doi:10.5194/angeo-25-755-2007. Bibcode:2007AnGeo..25..755J. doi:10.5194/angeo-25-755-2007.
• "La vela de viento solar eléctrica por Pekka Janhunen". «The electric solar wind sail by Pekka Janhunen». Consultado el 18 de abril de 2008. 

Enlaces externos

• Heliopause Electrostatic Rapid Transit System
• FMI página de oficial de la E-vela
• Lista de publicaciones científicas originales
• Instituto Meteorológico finlandés/Búsqueda Espacial
• "Vela de Viento Solar eléctrica Podría Poder Viaje Espacial Futuro En Sistema Solar". «Electric Solar Wind Sail Could Power Future Space Travel In Solar System». 17 de abril de 2008. Consultado el 15 de octubre de 2008. 

•   Datos: Q2620789