El invento europeo que baja 2.000 kilos el peso de los cohetes: clave para la revolución espacial

La reducción de la masa de los componentes aeroespaciales es uno de los campos más importantes en los que trabajan ingenieros y científicos. Reducir solo unos kilogramos el peso de lanzamiento permite llevar más equipamiento a bordo o bien poder llegar más lejos al acarrear mayor cantidad de combustible. La Agencia Espacial Europea (ESA), en la que España tiene una participación muy importante, acaba de demostrar que se puede utilizar un nuevo material para fabricar los tanques de combustible que consiguen reducir en hasta 2 toneladas los actuales.

Si ya en el mundo de la aviación comercial el peso extra en una aeronave se cobra caro, la factura es astronómica en los lanzamientos espaciales donde el margen de maniobra es prácticamente nulo. Y más teniendo en cuenta que los tanques de combustible son uno de los elementos más delicados de todo el conjunto.

"Los tanques de combustible son elementos críticos para la seguridad de cualquier sistema de propulsión", ha declarado Hans Steininger, director ejecutivo de MT Aerospace, una compañía alemana que trabaja actualmente para la ESA. Ahorrar peso en ellos al tiempo que se mantiene la fiabilidad ante fugas y explosiones es clave para el futuro de la exploración espacial.

Invento europeo

La compañía actualmente se encuentra inmersa dentro del Programa Preparatorio de Futuros Lanzadores que está llevando a cabo la Agencia Espacial Europea y ha conseguido desarrollar un diseño novedoso de un tanque a pequeña escala fabricado totalmente de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP, de sus acrónimo en inglés). "No solo es a prueba de fugas de hidrógeno líquido, sino que también es compatible con oxígeno líquido sin necesidad de un revestimiento metálico", apuntan desde la agencia.

Tanque fabricado con fibra de carbono ESA

Este tanque hecho a base de CFRP es mucho más ligero que los de metal que se emplean actualmente, están compuestos por menos partes (un diseño más simple suele ser sinónimo de fiabilidad) y, además, son más baratos y más rápidos de fabricar. La propia ESA lo describe como un logro muy importante en la industria aeroespacial.

Los tanques que normalmente suelen llevar los cohetes están llenos de compuestos en temperaturas criogénicas que alcanzan unas temperaturas de -253 grados centígrados. Debido a eso, requieren de materiales muy específicos hechos con aleaciones de metales que consigan ser seguros contra las fugas.

"Hemos proporcionado pruebas de que un tanque de presión de alto rendimiento fabricado con CFRP puede resistir el estrés criogénico", apunta Steininger. En relación con los cambios extremos de temperatura. "En el futuro, el uso de tanques de alto rendimiento de CFRP no solo debería permitir lanzamientos de cohetes seguros, sino que también puede aprovechar la ventaja de una masa significativamente menos en comparación con los tanques metálicos".

Phoebus, el tanque de fibra de carbono que irá en el Ariane 6 ESA

Con esta reducción se podrán plantear nuevos esquemas y arquitecturas de lanzamiento para las etapas superiores del cohete. Que actualmente no cuentan con gran flexibilidad debido al uso de los tanques metálicos.

"El metal es hermético. Para recrear la misma propiedad con compuesto de carbono se necesitó un tejido complejo de fibra de carbono negro y una resina especial. El material resistió temperaturas criogénicas, ciclos de presión y sustancias reactivas durante una serie de pruebas", ha afirmado Kate Underhill, responsable de demostradores de etapa superior y propulsión dentro del Programa Preparatorio de Futuros Lanzadores.

A partir del 2025

Esta primera prueba con un tanque a escala ha servido como primera aproximación a esta tecnología. El siguiente, según la propia ESA, es crear un demostrador a escala real llamado Phoebus.

Ensayo de tanque de combustible ESA

Phoebus estará formado por tanques de hidrógeno y oxígeno de 3,5 metros de diámetro, protección térmica, elementos para el montaje estructural y tecnologías de aviónica. Si los planes de la Agencia Espacial se cumplen, el primer Phoebus estará listo en el 2023 para confirmar -o no- el rendimiento de su tecnología y se estima que podrá aplicarse en el 2025.

"Es un excelente ejemplo de cómo el apoyo de la ESA a tecnologías de vanguardia maduras conducen a grandes avances. Este nuevo material liviano a base de carbono permitiría la fabricación de una plataforma superior Ariane 6 que es 2 toneladas más liviana, una masa que se queda disponible para cargas útiles", concluye Daniel Neuenschwander, director de transporte espacial de la ESA.

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