Combustibles hipergólicos no tóxicos

Los propergoles hipergólicos son aquellos que producen una ignición al entrar en contacto, eliminando la necesidad de complejos sistemas de encendido. Pueden permanecer casi de forma indefinida en el interior de un lanzador, por lo que no es necesario preocuparse por la evaporación de los componentes ni la carga continua en el proceso de lanzamiento. A cambio de estas ventajas, estos combustibles presentan dos inconvenientes: su impulso específico es inferior al de los combustibles criogénicos y, especialmente, son increíblemente tóxicos y corrosivos.

Para aplicaciones militares esta última desventaja no es crucial, pero en el caso de lanzamientos civiles se trata de un problema de primera magnitud. Los propergoles hipergólicos más usados son el tetróxido de dinitrógeno (N2O4) y la hidracina ( N2H4, o sus derivados, como el UDMH o el MMH). Lo ideal sería por tanto disponer de un sustituto de la hidracina, que también puede usarse en sistemas monopropelentes, que no fuese tan tóxico. Pues bien, esos sustitutos existen y se llaman dinitramida de amonio (ADN), nitrato de hidroxilamonio (HAN) o el nitroformato de hidracinio (HNF). Ya durante la Segunda Guerra Mundial, BMW y Ruhrstahl desarrollaron aminas orgánicas no tóxicas para cohetes, como las Tonka 200, Tonka 500 o el R-Stoff, aunque su impulso específico era poco elevado.

La ADN fue sintetizada por primera vez en la URSS durante los años 70 y en la década de los 80 se llegaron a producir toneladas para su uso en misiles, aunque el fin de la Unión Soviética supuso la paralización de la producción. La NASA investigó la ADN en los años 90 para su aplicación en cohetes de combustible sólido, aunque el interés cesó cuando la AFOSR (Air Force Office of Scientific Research) retiró los fondos. Sin embargo, en 2008 volvió a mostrar interés de cara al cohete Ares del recientemente liquidado Programa Constellation. La ADN también puede usarse en una disolución de agua, metanol y amoniaco como combustible monopropelente, denominado LMP-103S. En 1996 la Agencia Sueca de Investigación para la Defensa, FOI (Forskningsinstitut), desarrolló un nuevo proceso de síntesis y un año después la empresa Bofors inauguraría una fabrica de ADN. Bofors pasaría a manos de SAAB AB y, posteriormente, de Eurenco, empresa que desde 2004 se dedica a comercializar este producto. La ADN, como parte de la mezcla LMP-103S, será usada en el sistema High Performance Green Propellant (HPGP) del satélite sueco Prisma, que alimentará pequeños propulsores de 1 N de empuje.


Pequeño propulsor HPGP (ESA).

Además del ADN, el ejército norteamericano también está interesado en desarrollar un propergol hipergólico no tóxico dentro del programa Competitive Impulse, Non-Carcinogenic Hypergol (CINCH). CINCH podría usarse en un sistema monopropelente o con oxígeno líquido o peróxido de hidrógeno. Sus aplicaciones irían desde pequeños motores de maniobra orbital hasta misiles interceptores tierra aire (THAAD). El combustible sería denominado HPGP 101 (High Performance Green Propellant).

Todos estos proyectos han tropezado con la complejidad industrial de la síntesis de los derivados de la hidracina, lo que se traduce en un alto precio de estas sustancias, además de la preferencia por combustibles no hipergólicos por razones obvias. Independientemente de las aplicaciones militares, ¿veremos alguna vez un aparato espacial operativo con un sustituto de la hidracina?


Así hay que ir vestido al trabajar con hidracina (Arianespace).

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10 Comentarios

  1. Muy buena (y necesaria) entrada. Es un tema que no tenía claro. Creo que en Cabo Cañaveral tienen problemas porque han contaminado el agua de la zona y amenaza con extenderse a acuíferos que se usan para consumo humano.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 21 marzo, 2010
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Cohetes