Nou sistema de propulsió per a micro i nanosatèl.lits, i per a missions espacials d'alta precisió

Miquel SuredaEl nou sistema, descobert per Miquel Sureda de l'ETSEIAT, és pioner en l’enginyeria aeroespacial i es basa en l’efecte electrocinètic, conegut i utilitzat per controlar fluxos en l’àmbit de la biomedicina. El sistema, experimentat de moment sobre el model físic, pot ser tant precís que generaria forces similars a les que pot fer una cèl·lula. La recerca obre el camí per desenvolupar una nova tecnologia en el camp de la micropropulsió que impulsi les missions espacials del segle XXI, més eficients i precises.

Miquel Sureda, professor i investigador de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), en col·laboració amb Javier Díez, professor i investigador de la Universitat de Rutgers (New Jersey, Estats Units), ha descobert que és perfectament viable utilitzar l’efecte electrocinètic per propulsar microsatèl·lits en l’espai.

 

Aquest efecte és conegut des del segle XIX i els avantatges que comporta s’aprofiten en l’àmbit de la biomedicina perquè permet controlar fluxos amb alta fiabilitat. Sureda ha trobat la manera d’aplicar l’efecte electrocinètic a l’àmbit aeroespacial, fent servir la base teòrica sobre la que se sustenta, per proposar un nou sistema de micropropulsió per als microsatèl·lits (entre 10 kg i 100 kg de pes) i els nanosatèl·lits (entre 1 kg i 10 kg de pes) quan operen a l’espai. A més, aquest sistema permetria tenir un gran control de l’empenta subministrada, la qual cosa satisfaria les enormes exigències de precisió requerides per les noves missions de vol en formació de satèl·lits.

 

L’efecte electrocinètic aprofita l’estreta capa d’ions que es forma a les parets d’un micro-canal (capil·lar d’un diàmetre inferior al d’un pèl), per accelerar un fluid mitjançant un camp elèctric. Només cal aplicar una diferència de potencial entre els extrems del canal per obtenir un flux que podria ser utilitzat per generar la propulsió

 

Dels grans coets a la micropropulsió

 

Des de les primeres missions a l’espai, basades en grans coets que necessitaven motors amb rangs de força molt potents, el desenvolupament de l’enginyeria aeroespacial ha evolucionat cap a una disminució del pes i de la grandària dels enginys, per raons d’estalvi de costos i d’energia. Ha derivat cap a nous tipus de missions científiques que requereixen sistemes de propulsió molt precisos. La recerca que ha realitzat Miquel Sureda s’ha centrat en sistemes de micropropulsió, que necessiten rangs de força molt petits, a partir del micro-newton. Si un Newton equival a la força que generen 100 grams quan els aguantem amb la mà, un micro-newton seria la milionèsima part del Newton, una força similar o molt propera a la que és capaç de fer una cèl·lula quan es mou.

 

El sistema de micro-pulsió proposat per l’investigador de la UPC al Campus de Terrassa permetria realitzar petits moviments als satèl·lits al mig de l’espai, amb molta precisió i eficàcia, estalviant energia. Segons l’investigador, el seu sistema funcionaria agrupant molts nano-propulsors de la grandària d’un cabell en un espai molt reduït. Actualment existeixen micro-motors de tipus col·loïdal, però estan en fase de desenvolupament. Ara bé, sobre el paper no ofereixen una resolució tan efectiva com el sistema proposat per Miquel Sureda.

 

Un exemple de missió d’alta precisió

 

Per donar una idea de cap a on va la carrera espacial i les necessitats tecnològiques que requereix, un bon exemple és la missió LISA (Antena Espacial d’Interferòmetre Làser), un projecte conjunt de la NASA i l’ESA que desenvolupa un detector d’ones gravitacionals a través de tres satèl·lits disposats en forma de triangle equilàter i amb una distància entre ells de més de 5 milions de kilòmetres. Quan cadascun dels tres satèl·lits s’ha de desplaçar, ho ha de fer a través d’un sistema de propulsió amb una resolució propera al 0,1 micro-Newton que permeti moviments altament precisos. El descobriment de Miquel Sureda pot obrir el camí per desenvolupar una tecnologia que millori els resultats d’aquest tipus de missions, i que les faci més eficients i precises.

 

Miquel Sureda (Barcelona 1978) és Llicenciat en Ciències Físiques per la Universitat de Barcelona, Enginyer Aeronàutic per l’ETSIA de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) i Doctor Enginyer Aeronàutic per la UPC. Des de l’any 2007 és professor i investigador a l’ETSEIAT