Desarrollo de microcopropulsión de gas frío para aplicaciones satelitales

Microsondas que han ganado gran popularidad en la última década se denominan “CubeSat”, una clase bien conocida de satélites pequeños. La creciente funcionalidad y popularidad de CubeSat ha ayudado a los investigadores a impulsar la demostración de tecnología hacia un rendimiento eficiente y la confiabilidad necesaria para aplicaciones comerciales y gubernamentales. Teniendo en cuenta los desechos espaciales y el uso de combustibles fósiles como propulsante, se ha intentado desarrollar un propulsante ecológico para superar los problemas de los desechos espaciales, la toxicidad del propulsante y el propulsante asequible. Toda propulsión basada en propulsante líquido requiere un sistema de alimentación líquida y, para ello, utiliza gas presurizado (básicamente helio) para ayudar a expulsar el líquido del tanque. Pero una vez que el propulsor líquido ha terminado, el gas presurizado no se utiliza y el sistema se queda sin combustible. Por lo tanto, el trabajo actual, además de ser utilizado como propulsión normal de gas frío, también ofrece la ventaja de utilizar el sistema de alimentación de gases no utilizados en caso de que se agote el combustible líquido. El presente trabajo se centra en el desarrollo de micro propulsores de gas frío y sus pruebas experimentales en condiciones espaciales y a nivel del mar a diversas condiciones de presión. Se ha desarrollado un modelo computacional de dinámica de fluidos para el mismo con el fin de validar sus resultados experimentales. El valor de empuje registrado entre los rangos de micro a mili Newton para cumplir con los requisitos de actitud y mantenimiento de la estación para el rango de masa seca de CubeSat de 1 a 50 kg. Los valores de empuje de 0,8 mN a una diferencia de presión de 1 bar a 2,24 mN a una diferencia de presión de 4 bar se informaron para pruebas en entornos de vacío. Es casi el doble del valor de empuje alcanzado en caso de nivel del mar para las diferencias de presión correspondientes. Además, los parámetros como presión, temperatura, número de Mach, vector de velocidad, impulso específico, eficiencia de la boquilla, etc. se estudian e informan de 8 casos diferentes de diferencia de presión que van desde la diferencia de presión de 1 bar a la diferencia de presión de 4 bar, respectivamente, en ambientes atmosféricos y de vacío.