¿Sabías que nadie sabe realmente por qué funciona el sistema de propulsión de las naves espaciales más utilizado en la actualidad? [ENG]

¿Sabías que nadie sabe realmente por qué funciona el sistema de propulsión de naves espaciales más utilizado hoy en día? [...] Aquí hay un hilo rápido sobre la física de los propulsores Hall: Así que la primera introducción rápida. Un propulsor Hall (HT) es un tipo de sistema de propulsión eléctrica, que utiliza la electricidad para acelerar la masa y empujar las naves espaciales. Aunque no son realmente una tecnología nueva (volaron por primera vez en los años 70), ahora están dominando, siendo utilizados en Starlink y OneWeb...

[#1 geralt_]

Traducción automática de los tuits:

¿Sabías que nadie sabe realmente por qué funciona el sistema de propulsión de naves espaciales más utilizado hoy en día?

He estado aburrido y algo enfermo durante los últimos 2 días, así que aquí hay un hilo rápido sobre la física de los propulsores Hall:
1/

Así que la primera introducción rápida. Un propulsor Hall (HT) es un tipo de sistema de propulsión eléctrica, que utiliza la electricidad para acelerar la masa y empujar las naves espaciales. Aunque no son realmente una tecnología nueva (volaron por primera vez en los años 70), ahora están dominando, siendo utilizados en Starlink y OneWeb
2/

Los sistemas de propulsión eléctrica suelen tener una potencia limitada. Y la potencia de un sistema es proporcional a la velocidad del chorro (~Isp) y al empuje. Los propulsores Hall son geniales porque están en el punto de barrido entre ambos. Las cifras típicas son 1600s Isp y 50 mN/kW.
3/

Esto significa que se obtiene suficiente Isp para marcar una diferencia real en la masa total de la nave, pero también suficiente empuje para llegar a algún sitio en un tiempo razonable sin necesitar matrices solares increíblemente grandes.
También tienen una densidad de empuje bastante buena en comparación con los propulsores electrostáticos.
4/

En cualquier caso, ¿cómo funcionan? Un HT clásico consiste en:
- Un canal de descarga de forma anular, generalmente de cerámica que contiene el plasma
- Un sistema de inyección de gas en la parte posterior que suele hacer las veces de electrodo
- Un circuito magnético para generar un campo magnético radial.
5/

El principio de funcionamiento es un poco complicado de explicar porque, a diferencia de otros sistemas de propulsión eléctrica, la ionización, el confinamiento y la aceleración se producen al mismo tiempo.
Lo que me gusta es seguir primero a los electrones
6/

Los electrones son emitidos desde un cátodo y quieren moverse hacia el ánodo positivo en la parte trasera del propulsor. Al entrar

…   

[#3 --482411--]

#1 Muy bueno , no lo conocia. Parece el candidato ideal para probar una IA ,para que a base de datos experimentales intente sacar las formulas o nuevos diseños.

[#5 --394252--]

#1 No he podido llegar al final, te juro que lo he intentado pero estoy limitado y pasando la mitad ya tenia el cerebro frito

Gracias de todas formas

[#11 josejon]

#5 Ya te lo explico yo:

..propulsor Hall (HT) es un tipo de sistema de propulsión eléctrica, que utiliza la electricidad para acelerar la masa...
...no son realmente una tecnología nueva..., siendo utilizados en Starlink y OneWeb...
...la potencia de un sistema es proporcional a la velocidad del chorro (~Isp) y al empuje. Los propulsores Hall son geniales porque están en el punto de barrido entre ambos. Las cifras típicas son 1600s Isp y 50 mN/kW....
...se obtiene suficiente Isp para marcar

…   

[#12 --394252--]

#11 Pero el positivo si, por lo menos he leido todo lo que no consigo entender.

[#7 trivi]

#1 es decir, que sí saben cómo funcionan, te explica perfectamente de dónde sale el impulso. Lo que no tienen es capacidad computacional o unas ecuaciones analíticas que les permitan predecir con exactitud y modelar los propulsores en el papel/ordenador

[#26 trivi]

#9 #17 #19 como la lluvia, no tenemos modelos que nos permitan predecir hasta el último mililitro de agua que va a caer, pero nadie diría que no entendemos la lluvia a la perfección, se entienden los principios y el mecanismo pero no se pueden hacer cálculos precisos.

En el mismo artículo admite que se hace aproximando los iones por partículas (clásicas, se entiende) y los electrones como un fluido. Si con esa pedazo de aproximación los resultados son medio coherentes date con un canto en los dientes.

No hay nueva física, simplemente falta capacidad para computarlo y como para la mayoría de sistemas un poco complejos en física no hay solución bonita y analítica.

[#28 CerdoJusticiero]

#26 se entienden los principios y el mecanismo pero no se pueden hacer cálculos precisos

Mmm con matices lo del mecanismo, dado que una cosa es no poder hacer cálculos precisos y otra no saber de dónde viene el 90% de los electrones que se obtienen experimentalmente.

Entré con mucho escepticismo al hilo por su título rimbombante pero la realidad parece ser que efectivamente desconocemos mecanismos cruciales de este tipo de motores, lo que nos aboca a mejorarlos por el método de prueba…   

[#30 trivi]

#28 me debo estar perdiendo algo. Ya que lo has repetido varias veces, ¿te importaría ayudarme a ver dónde habla de esos órdenes de magnitud de desvío entre el modelo y los experimentos?

[#33 xxcastixx]

#30 este tweet del hilo

mobile.twitter.com/lougrims/status/1516013530759241730

[#37 trivi]

#33 gracias, pero ahí habla de "papel y lápiz" y más abajo de simulaciones que admite que son más precisas aunque aún necesitan de un factor corrector

[#46 agsacta]

#28 www.epic-src.eu/wp-content/uploads/07_EPICLectureSeries2017_UC3M_EPIC-

[#29 abuelillo]

#26 El ejemplo de los modelos no exactos no es valido, si mañana surge un huracán x10 veces más fuerte de lo máximo que pueden predecir los modelos, no valdría la excusa de que nuestros modelos no son exactos, la realidad es que esto significaría que algo muy importante falla en los modelos y nuestro conocimiento del tiempo.
No creo que muchos científicos apostasen su carrera a que como mínimo no hay ningún proceso todavía por descubrir en este caso (hablar de nueva física sería muy gordo y extraordinario, nadie se refería a esto, o por lo menos yo no).
Si tienes que diseñar el motor a base de prueba y error como ellos dicen, no se puede hablar de que se entiende el proceso.

[#44 Stv.2]

#29 No necesariamente, es que la propia palabra "modelo" ya te lo dice, es un "ideal", y no deja de ser una aproximación de la realidad. Un hecho inesperado como el que comentas bien puede significar que el modelo tiene algún defecto fundamental, o no, porque es imposible meter en el modelo toda la variabilidad real que tienes, y siempre será una aproximación.

[#42 Fernando_x]

#7 Eso mismo venía a decir. Es como si dijeran que no sabemos cómo vuelan los aviones porque no tenemos modelos exactos del comportamiento de las turbulencias sobre la superficie del ala.

[#17 abuelillo]

#7 Desde el punto de vista científico, si no se pueden hacer los cálculos no puedes afirmar que sabes cómo funciona, especialmente si hay una cantidad grande de impulso extra que no pueden justificar ni siquiera haciendo una estimaciones o calculos más burdos.
El mismo artículo dice que hablan de hipótesis y que diseñar esos motores es cosa experimental y de prueba y error.

[#27 ur_quan_master]

#17 mientras tengas una forma de medir el impulso un ingeniero te hará un sistema de control.
Eso de tenerlo todo controlado es muy de físicos teóricos, que no pueden con el TOC que llevan a cuestas.

[#31 abuelillo]

#27 Desde siempre algunos humanos han sido lo bastante listos como para aprovechar incluso aquello que no se entiende.
Incluso cuando no sabíamos cómo encender fuego algunas tribus ya se apañaban para mantener encendido aquel fuego creado por un rayo.
Si tu como ingeniero estás contento con solo controlar algunos aspectos prácticos del mundo, estás en tu derecho, pero otra gente no se conforma e intenta ir mas allá.

[#32 ur_quan_master]

#31 lo uno no quita lo otro:
Hay quien quiere resolver el problema de propulsar una nave y hay quien quiere conocer los mecanismos íntimos del universo. Lo mejor es que ambos trabajos se realimentan.

[#19 CerdoJusticiero]

#7 Lo que no sabemos es por qué hay tantos electrones participando, así que no sabemos exactamente cómo funciona el motor porque le inyectamos X esperando que den como resultado 2X y resulta que al final hay 20X.

[#24 Jesuo]

#19 Interesante es la fuerza de la gravedad, ¿Cómo será posible que pueda curvar el tiempo y la luz?.

[#25 CerdoJusticiero]

#24 No soy un especialista y hace más de una década que cursé Estructura del Espacio-Tiempo, pero diría que más bien llamamos "gravedad" al efecto sobre la materia y la luz de las curvaturas del espacio tiempo, que suelen estar provocadas a su vez por la acumulación de materia y/o energía.

Si te interesa el tema, busca algún vídeo de divulgación en el que traten el tensor energía -momento.

[#34 Jesuo]

#25 Ya que seré el único imbécil que no cree en la teoría de la relatividad ni me molesto en mirar la madeja enmarañada.

[#36 TetraFreak]

#34 Empiezas mal si usas palabras como creer hablando de teorias fisicas.

[#38 juanmito]

#34 De qué hablas, bobo...
De creer en una teoría científica??

Bien por ti...

[#43 Jesuo]

#38 No creo en religiones, cuando digo que no creo en la teoría de la relatividad me refiero a que el albertito estaba equivocado.

Bien por mi...

[#49 CerdoJusticiero]

#34 Espero que no "creas" en las teoría de la relatividad porque tengas conocimiento de otra teoría que explique de manera más completa cosas como por qué tenemos que programar los relojes de los satélites a un ritmo distinto de los de la tierra si queremos que, una vez en órbita, no se vayan adelantando (el tiempo transcurre de manera más lenta donde el potencial gravitatorio es mayor).

es.m.wikipedia.org/wiki/Dilatación_gravitacional_del_tiempo

[#8 osids]

#1 gracias magnífico que uno de los principales motores que permitan el transporte espacial seamos incapaces de explicarlo, ojalá dedicaramos más pasta a estas mierdas y menos a bombas y a matarnos entre nosotros

[#20 --424445--]

#8 Bueno, hace ya tiempo que existen estudios para ver si se puede dar uso a este propulsor para matarnos entre nosotros

www.researchgate.net/publication/235173073_The_Air_Force_Clustered_Hal

[#41 osids]

#20 LA verdad no se ni porque no me sorprende

[#39 asgard_gainsborough]

#8 Pues a lo tonto, realmente tampoco sabemos por qué vuelan los aviones.

[#21 Jesuo]

#1 Resumiendo, la energía ni se crea, ni se destruye, solo se transforma, en el vacío no hay nada.

[#2 DunningKruger]

Ejem...  

[#4 onainigo]

ricabib.cab.cnea.gov.ar/753/1/García_Pérez.pdf

[#6 javierchiclana]

Que pregunten en MNM y se lo explicamos

[#15 SHC_1987]

#6  

[#45 Stv.2]

#15 Es como matrix, te descargas un paquete del repositorio y ya está.

[#10 shumoreniko19]

#6 ¿Funcionan por odio?

[#13 Ulfric]

#10 Si, las particulas con carga del mismo signo se odian entre si, son homofobas

[#14 shumoreniko19]

#13 Aquí se odia al signo contrario, no somos mucho de técnica.

[#16 darkillo]

Mi casa... telefono...

[#18 Doisneau]

Francis calienta que sales

[#22 milmiguelines]

#18 jajaja. Me encantaría que comentasen este asunto en coffee break.

[#23 j0seant]

Me quede en lo de la junta de la trócola..

[#35 Mandri20]

Claro que se sabe. Será que el que escribe el artículo no tiene ni idea.

Aquí hay un video que lo explica todo muy bien:

youtu.be/qofUl39Mu6Y

[#47 leviatan]

#35 No has pasado del título que no has entendido bien, sólo un apunte: una nave espacial no es una lanzadera espacial.

[#40 Janssen]

No, no sabía por qué funciona el sistema de propulsión de las naves espaciales más utilizado en la actualidad... Es que no soy técnico en propulsión de naves espaciales.

[#48 kkmonokk]

Muy fácil: los motores no mueven la nave, sino que los motores mueven el universo