La Agencia Espacial Europea desarrolla un motor para satélites que funciona con el aire de la atmósfera terrestre

La empresa alemana TransMIT GmbH, a través de su división especializada IQM, está desarrollando un motor para satélites que no necesita llevar propelente a bordo. En lugar de eso, aprovecha las partículas residuales presentes en la atmósfera terrestre a esas altitudes para generar empuje.

El proyecto acaba de superar con éxito la revisión técnica de diseño de la Agencia Espacial Europea (ESA), un paso que desde luego confirma tanto la madurez técnica del enfoque como su viabilidad para continuar con el desarrollo de un prototipo real.

El motor para satélites que «respira» la atmósfera para mantenerse en órbita

El concepto que nos compete en esta ocasión se denomina ABEP (Air-Breathing Electric Propulsion, o propulsión eléctrica de respiración de aire). En lugar de quemar combustible almacenado, el sistema captura las partículas de gas que flotan a muy baja altitud, las ioniza mediante una descarga de radiofrecuencia y las acelera para generar empuje.

Así, el resultado práctico es un motor que se alimenta a sí mismo mientras orbita. Cuanto más baja vuela la nave, más densa es la atmósfera residual disponible, lo que le permite compensar exactamente el frenado que esas mismas partículas ejercen sobre el satélite.

La órbita de destino es la denominada VLEO (Very Low Earth Orbit), que se sitúa entre unos 180 y 300 kilómetros de altitud.

A diferencia de las órbitas convencionales, en VLEO los satélites ofrecen mayor resolución en observación terrestre, menor latencia en comunicaciones y se lanzan con menos energía. El problema siempre fue la resistencia atmosférica: sin propulsión continua, los satélites caen.

El sistema de TransMIT IQM cierra ese círculo. La mezcla de nitrógeno y oxígeno que compone la atmósfera a esas altitudes actúa directamente como propelente, sin modificaciones químicas previas.

Sin cátodo y sin xenón: las dos grandes apuestas de este motor para satélites

Los motores de iones convencionales usan xenón como propelente y dependen de un componente llamado cátodo para neutralizar la carga del plasma. Ninguna de las dos cosas funciona bien en VLEO: el xenón se agota y los cátodos se degradan rápido en entornos ricos en oxígeno reactivo.

El diseño de TransMIT elimina directamente el cátodo. El sistema integra en la misma unidad la generación del plasma iónico y la aceleración tanto de iones como de electrones, prescindiendo de ese componente externo. Esto reduce la erosión interna y alarga la vida útil operativa del motor.

Los objetivos técnicos del prototipo son concretos: una eficiencia eléctrica mínima del 50% y un impulso específico de al menos 4.200 segundos. Para referencia, un motor químico convencional ronda los 300-450 segundos. La diferencia explica por qué la propulsión eléctrica domina las misiones de larga duración.

Iteraciones anteriores del sistema ya demostraron vidas útiles del orden de 60.000 horas, una cifra que despeja las dudas sobre la durabilidad en misiones reales de observación.

La ESA financia el prototipo y la Universidad de la Bundeswehr suma ingeniería de plasma

El proyecto corre bajo el programa ARTES Advanced Technology de la ESA, con número de contrato 4000147591/25/UK/AL. TransMIT lidera el desarrollo y los ensayos experimentales del propulsor, mientras que la Universidad de la Bundeswehr de Múnich aporta capacidades en diagnóstico de plasma, análisis orbital y diseño de la toma de aire.

Esa toma de aire es una de las piezas más complejas del conjunto: debe capturar suficiente flujo de partículas atmosféricas para alimentar el motor sin frenar excesivamente la nave.

El diseño de la geometría del colector y la simulación de la interacción gas-superficie en VLEO son parte central del trabajo de la universidad.

TransMIT lleva en este campo desde 2011, cuando participó en la primera campaña europea de caracterización de tecnologías de propulsión con propelentes no convencionales.

Desde entonces acumuló más de 15 años de estudios sobre motores de iones de radiofrecuencia, diseño de cátodos y comportamiento de la toma de aire en distintos escenarios de misión.

Con la revisión de diseño superada, el proyecto entra ahora en fase de fabricación e integración del prototipo a escala reducida. Las pruebas en cámara de vacío, que reproducirán las condiciones de VLEO, determinarán si el sistema alcanza los valores de eficiencia e impulso exigidos antes de dar el salto a un satélite real.