Investigadores de la Universidad de Maryland y la Universidad Tecnológica de Michigan han operado un pequeño cohete de iones satélite propuesto bajo un microscopio para ver cómo funciona.
El cohete, llamado propulsor de electropulverización, es una gota de sal fundida. Cuando se aplica electricidad, crea un campo en la punta de la gota, hasta que los iones comienzan a fluir por el extremo. La fuerza creada por el cohete es menor queel peso de un cabello humano, pero en el vacío del espacio es suficiente para empujar un objeto pequeño hacia adelante con una aceleración constante. Muchos de estos pequeños propulsores empaquetados juntos podrían impulsar una nave espacial a grandes distancias, tal vez incluso al exoplaneta más cercano, yson particularmente útiles para los nanosatélites en órbita terrestre, que pueden ser tan pequeños como una caja de zapatos. Estos propulsores se están probando actualmente en el LISA Pathfinder de la Agencia Espacial Europea, que espera colocar objetos en el espacio con tanta precisión que solo los perturbeondas gravitacionales.
Pero estos motores de gotas tienen un problema: a veces forman picos en forma de aguja que interrumpen la forma en que funciona el propulsor; se interponen en el camino de los iones que fluyen hacia afuera y convierten el líquido en un gel. Lyon B. King y KurtTerhune, ingenieros mecánicos de Michigan Tech, querían saber cómo sucede esto realmente.
"El desafío es realizar mediciones de características tan pequeñas como unas pocas moléculas en presencia de un campo eléctrico fuerte, por eso recurrimos a John Cumings en la Universidad de Maryland", dice King, explicando que Cumings es conocido por su trabajocon materiales desafiantes y que necesitaban buscar una aguja en un pajar ". Observar de cerca estas gotas es como mirar a través de una pajita para encontrar un centavo en algún lugar del piso de una habitación, y si ese centavo sale devista, como lo hace la punta de las agujas de sal fundida, entonces tienes que empezar a buscarla de nuevo ".
En el Laboratorio de Microscopía e Imágenes Avanzadas de la Universidad de Maryland, Cumings colocó el diminuto propulsor en un microscopio electrónico de transmisión, un alcance avanzado que puede ver cosas hasta millonésimas de metro. Observaron cómo la gota se alargaba y afilaba hastaun punto, y luego comenzó a emitir iones. Luego comenzaron a aparecer los defectos en forma de árbol.
Los investigadores dicen que averiguar por qué crecen estas estructuras ramificadas podría ayudar a evitar que se formen. El problema ocurre cuando los electrones de alta energía, como los que se usan en el haz de imágenes del microscopio, impactan el fluido y dañan las moléculas que chocan.Esto daña la estructura molecular de la sal fundida, por lo que se espesa formando un gel y ya no fluye correctamente.
"Pudimos observar la acumulación de estructuras dendríticas en tiempo real", dice Kurt Terhune, estudiante graduado de ingeniería mecánica y autor principal del estudio. "El mecanismo específico aún necesita ser investigado, pero esto podría tener importancia para las naves espaciales enentornos de alta radiación. "
Agrega que el haz de electrones del microscopio es más poderoso que los entornos naturales, pero el efecto gelificante podría afectar la vida útil de los propulsores de electropulverización en órbita terrestre baja y geosincrónica.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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