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La tecnología japonesa de propulsión espacial avanza con una prueba de vuelo real y refuerza la apuesta por motores compactos y eficientes para futuras misiones planetarias, integrando soluciones innovadoras que pueden reducir la masa, optimizar el rendimiento y ampliar las posibilidades en la exploración de Marte.
La JAXA probó en el espacio un nuevo motor de detonación rotativa con propelentes líquidos, reforzando la estrategia japonesa de desarrollar sistemas de propulsión más compactos, eficientes y compatibles con misiones planetarias que exigen menor masa y mayor optimización estructural.
Realizado a bordo del cohete sonda S-520-34, lanzado el 14 de noviembre de 2024, el experimento llevó al espacio el DES2, segunda versión del sistema de detonación desarrollado en colaboración con universidades japonesas para su validación en un entorno real.
Dentro de la cámara de combustión, la tecnología opera por medio de una onda de detonación que recorre continuamente el interior del motor, quemando el propelente recién inyectado y convirtiendo esa reacción dinámica en empuje de forma más concentrada y eficiente.
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A diferencia de los motores convencionales, que dependen de una combustión estable en toda la cámara, este modelo busca ofrecer rendimiento utilizando una estructura más compacta, reduciendo el volumen necesario y ampliando el potencial de aplicación en futuras misiones espaciales.
Motor espacial con etanol y óxido nitroso cobra protagonismo
En relación con las pruebas anteriores, el principal cambio fue la sustitución de los propelentes gaseosos por etanol líquido y óxido nitroso líquido, una elección que aumenta significativamente la densidad del material almacenado y mejora el aprovechamiento del espacio disponible en los tanques.
Con mayor densidad, es posible transportar más propelente en volúmenes menores, factor decisivo para proyectos espaciales en los que cada centímetro y cada kilogramo influyen directamente en el rendimiento, el costo y la viabilidad de la misión.
Sin embargo, la adopción de propelentes líquidos trajo desafíos adicionales, ya que en microgravedad estos fluidos no se comportan como en la Tierra, exigiendo soluciones específicas para garantizar una alimentación estable y precisa hasta la cámara de combustión.
Para resolver este problema, el equipo utilizó nitrógeno a alta presión para empujar el etanol y el óxido nitroso hasta la base de los tanques, asegurando que los líquidos fueran correctamente dirigidos antes de la inyección en el sistema.
Una vez posicionados, los propelentes eran mezclados e inflamados por la propia onda de detonación en movimiento continuo, manteniendo el funcionamiento del motor dentro de la lógica característica de este tipo de arquitectura experimental.
El empuje en vuelo valida el concepto del DES2
Durante la misión, el cohete inició el vuelo impulsado por combustible sólido, etapa estándar en este tipo de lanzamiento, antes de realizar la transición al sistema experimental desarrollado por el equipo japonés.
A continuación, el DES2 entró en operación y generó 438 newtons de empuje, según datos divulgados por el ISAS, demostrando que el motor logró funcionar en el ambiente espacial con el nuevo sistema de alimentación líquida.
Este resultado indica que el concepto superó la fase de pruebas en tierra, al comprobar que la combustión de los propelentes líquidos puede ocurrir de forma controlada en condiciones reales de vuelo fuera de la atmósfera terrestre.
Además, el equipo implementó una alteración relevante en la cámara de combustión, sustituyendo el modelo anterior de cilindro doble por una configuración de cilindro único, lo que simplifica el diseño y reduce los desafíos asociados al enfriamiento interno.
Según el investigador Jiro Kasahara, de la Universidad de Nagoya, el sistema aún necesita evolucionar en aspectos como la duración de la operación y la resistencia térmica, ya que mantener la estabilidad de la onda de detonación por períodos más largos sigue siendo un desafío técnico importante.
La estrategia japonesa conecta el motor y la entrada en Marte
Paralelamente a la prueba del motor, la misión también transportó el RATS2, un aeroshell inflable desarrollado para estudiar técnicas de reentrada y desaceleración en atmósferas planetarias con baja densidad.
Según la visión de la JAXA, estas dos tecnologías forman parte de un mismo esfuerzo para viabilizar misiones planetarias más ligeras, combinando propulsión eficiente con sistemas innovadores de entrada atmosférica.
En el caso específico de Marte, la dificultad radica en la atmósfera enrarecida, que reduce la resistencia y hace más compleja la desaceleración de sondas y módulos antes del aterrizaje en la superficie.
Para enfrentar este escenario, el RATS utiliza una estructura inflable que amplía el área de contacto con el aire, aumentando la resistencia y ayudando a reducir la velocidad durante el descenso.
Aunque todavía está en fase experimental, el concepto podría adaptarse en el futuro para pequeñas cargas, siempre que se realicen avances en resistencia estructural y fiabilidad operativa.
Durante el vuelo del S-520-34, el RATS2 se separó según lo previsto y transmitió datos hasta cerca del amerizaje, pero no fue recuperado tras sufrir daños en el anillo inflable durante el proceso de inflado.
Incluso con este fallo, los datos esenciales del motor fueron enviados directamente a la Tierra, permitiendo confirmar el rendimiento del sistema y la combustión exitosa de los propelentes líquidos durante el experimento.
Próximos avances apuntan al uso orbital
Para acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías, la JAXA utiliza cohetes de sondeo como plataforma de pruebas rápidas, permitiendo validar sistemas en ambiente espacial antes de su aplicación en misiones más complejas y de mayor coste.
Cabe recordar que Japón ya había demostrado en 2021 un motor de detonación en vuelo utilizando propelentes gaseosos, lo que sirvió de base para el avance actual con combustibles líquidos.
Con el DES2, esta línea de investigación avanza hacia una etapa más exigente, acercando la tecnología a aplicaciones prácticas en sistemas de propulsión espacial compactos y eficientes.
Entre los próximos pasos se encuentran el desarrollo de tanques dedicados, la ampliación del tiempo de funcionamiento del motor y la integración de múltiples unidades en un mismo sistema.
El objetivo del equipo es lograr, en el futuro, una demostración en órbita, etapa considerada esencial para validar el uso de la tecnología en misiones reales.
Aunque el motor no esté listo para aplicaciones inmediatas en misiones a Marte, la prueba indica que la tecnología comienza a salir del ambiente puramente experimental y empieza a acumular resultados consistentes en vuelo.
En este contexto, los avances que reducen masa y simplifican sistemas cobran relevancia, especialmente en proyectos de exploración planetaria, donde cada kilogramo ahorrado puede influir directamente en el diseño y la viabilidad de las misiones.
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