EXPLORACIÓN ESPACIAL

Un nuevo combustible ultrarrápido para cohetes

Investigadores chinos desarrollan una nueva familia de combustibles hipergólicos más estables y seguros que podrían revolucionar la exploración espacial.

Gotas del líquido iónico cayendo sobre ácido nítrico y entrando en ignición
Gotas del líquido iónico cayendo sobre ácido nítrico y entrando en ignición Liu et al.

La hidrazina es un compuesto inorgánico que tiene la fórmula química H2-N-N-H2 (también escrita como H2N4). Es un líquido inflamable que huele a amoníaco. La hidrazina es tremendamente tóxica y peligrosamente inestable, salvo que se la maneje disuelta.

La hidrazina se usó por primera vez durante la Segunda Guerra Mundial

La hidrazina se usó por primera vez durante la Segunda Guerra Mundial como componente del combustible de los últimos productos de la creatividad armamentística de la Alemania nazi: aviones a reacción y bombas volantes (lo que hoy llamaríamos misiles).

Hoy día la hidrazina se sigue usando como combustible de baja potencia en los propulsores de maniobra de naves espaciales, y se usó hasta hace poco para alimentar las unidades de potencia auxiliar (APU, por sus siglas en inglés) del transbordador espacial. Mucho más reciente es su uso en el histórico aterrizaje del rover Curiosity en la superficie de Marte para alimentar los retrocohetes que controlaron la última parte del descenso.

Una de las características de la hidrazina es que no necesita oxígeno externo ni ningún otro oxidante para producir una gran cantidad de gases, que son los responsables de la propulsión. En efecto, es tan inestable que con un catalizador apropiado se descompone rápidamente.

La hidrazina pues, es muy útil, pero su toxicidad e inestabilidad la convierten en un peligro constante. Por eso equipos de investigadores en todo el mundo estudian sustitutos para la hidrazina para su uso en cohetes espaciales. Ahora, el equipo de investigadores que encabeza Tianlin Liu, de la Academia China de Física de la Ingeniería, ha desarrollado una familia de líquidos iónicos basados en borohidruros, [BH4]-, que podría reemplazarla.

Su toxicidad e inestabilidad la convierten en un peligro constante

Pero, ¿qué es un líquido iónico? No es otra cosa que una sal fundida. Una sal fundida se puede conseguir fácilmente, con solo ajustar su composición, que sea poco volátil de manera que baje su posibilidad de contaminar en caso de accidente. Por otra parte, el principal problema que tienen los líquidos iónicos es su facilidad para reaccionar con el agua, de hecho la humedad ambiente es un problema en la mayoría. La familia de productos que Liu et al presentan en Chemical Communications es hidrofóbica, lo que la hace muy estable durante sus manipulaciones en Tierra.

Estos líquidos iónicos son combustibles hipergólicos, es decir, se necesitan dos componentes que con solo poner en contacto, sin necesidad de nada más, comienzan la reacción que da lugar a la propulsión. Los investigadores comprobaron cuánto tiempo tarda en iniciarse la ignición usando cámaras de alta velocidad y midieron valores de 1,7 milisegundos cuando el líquido oxidante es ácido nítrico. Esta velocidad constituye un nuevo récord en combustibles hipergólicos. Parte de la rapidez se explica por el hecho de que los borohidruros son muy reductores y el ácido nítrico un oxidante fuerte. Otro aporte a la velocidad se debe a que estos líquidos iónicos son de muy baja viscosidad, por lo que se mueven rápidamente.

Parece que los días de la hidrazina como combustible de cohetes podrían estar contados.

Referencia: Tianlin Liu et al (2016) Exploiting hydrophobic borohydride-rich ionic liquids as faster-igniting (Chemical Communications)

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de laCátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.

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