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Celeroton y los investigadores de ETH han desarrollado un motor eléctrico magnético elevado y mantenido flotando ultrarrápido para las ruedas de la reacción. La operación de alta velocidad permite la miniaturización intensiva del sistema de impulsión, haciéndola atractiva para el uso en pequeños satélites
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150.000 revoluciones por minuto vertiginosas: los investigadores de ETH Zurich (departamento de tecnología de la información y de ingeniería eléctrica) y Celeroton han desarrollado un motor eléctrico magnético elevado y mantenido flotando ultrarrápido para las ruedas de la reacción. La velocidad de la rotación permite la miniaturización intensiva del sistema de impulsión, haciéndola atractiva para el uso en pequeños satélites.
Arda Tüysüz (ETH/PES, en frente) y un empleado del trabajo de Celeroton sobre el nuevo motor ultrarrápido en su laboratorio.
“Realmente, no hay nada particularmente nuevo sobre él,” es la línea modesta tomada por Arda Tüysüz, un postdoc en el laboratorio de Electronic Systems del poder de ETH Zurich (PES). “La electrónica, los transportes magnéticos, comprensión del principio físico básico – era todo allí ya.” Sin embargo, la habilidad que dirige de los investigadores del PES es evidente en su capacidad de combinar estos fundamentales en el motor de alta velocidad, que pueden correr 20 veces más rápidamente que el estado plus ultra, y cuál es sumamente más pequeño y más económico de energía. En colaboración con el efecto Celeroton de ETH, Tüysüz y los colegas han desarrollado una nueva clase de motor magnético elevado y mantenido flotando de la rueda de la reacción que alcanza velocidades de más de 150.000 revoluciones por minuto.
Las ruedas eléctricamente conducidas de la reacción de esta clase se utilizan dentro de los satélites para cambiar la actitud de satélite. Aquí, la rueda de la reacción está conectada con un motor eléctrico vía un eje (rotor). Tan pronto como la rueda volante conducida por este motor gire en una dirección sobre su propio eje, un esfuerzo de torsión se transmite al satélite, que entonces gira en la dirección opuesta y así una nueva orientación.
En sistemas existentes, los rotores y las ruedas de la reacción se montan típicamente en los rodamientos que agotan relativamente rápidamente. Para minimizar desgaste mecánico, los motores de esta clase se actúan generalmente más lentamente de 6.000 revoluciones por minuto. También tienen que ser almacenados en una vivienda sellada herméticamente en una atmósfera de baja presión del nitrógeno, para evitar la oxidación de los materiales y de la evaporación del lubricante.
Además, las bolas en un rodamiento de bolitas no son exactamente idénticas, dando lugar a las fuerzas que así como el desequilibrio de los microvibrations de la transferencia del rotor a la vivienda del satélite. Esto reduce la exactitud de colocación, que los satélites deben exhibir para permitir, por ejemplo, la medida del laser o la comunicación del inter-satélite. Es decir bastantes razones de ETH Zurich y Celeroton para diseñar un nuevo, magnético elevado y mantenido flotando sistema de impulsión eléctrico.
El trabajo de desarrollo comenzó hace unos años con una tesis doctoral en el PES. Una unidad inicial de la demostración fue presentada por los investigadores hace dos años en una conferencia del especialista en Japón. Más recientemente, en un simposio internacional en junio este año, presentaron un prototipo inicial de una nueva clase de motor para los pequeños satélites.
Este prototipo se puede actuar en hasta 150.000 RPM – modelos más rápido que comparables en el pasado, como los flotadores del rotor en un campo magnético. La alta velocidad rotatoria ha permitido que los investigadores alcancen una reducción marcada en el tamaño del sistema de impulsión, puesto que entrega el mismo ímpetu angular que un motor grande a pesar de sus dimensiones más pequeñas. Esto hace atractivo para el uso en pequeños satélites con tamaños en la escala de un shoebox.
La “ayuda magnética también permite que evitemos las vibraciones,” dice Tüysüz. Pues el sistema no requiere la lubricación, puede ser actuado en un vacío, que hace perfecto para el uso en espacio. Además, la ayuda magnética también permite a la rueda de la reacción girar suavemente y suavemente, pues no hay resistencia friccional cuando el sistema comienza a moverse.
“Visto en conjunto, el nuevo sistema que hemos desarrollado es complejo,” dice Tüysüz. La electrónica de poder sofisticada es necesaria dirigirlo y controlar. “Esto ata adentro perfectamente con otra área de base de la experiencia del poder del laboratorio de Electronic Systems,” dice al ingeniero eléctrico. Tüysüz está trabajando actualmente en cómo desarrollar y mejorar más lejos la electrónica del control de sistema.
El sistema desarrollado por los investigadores de ETH y sus colegas en Celerotron es solamente un prototipo que fue utilizado para demostrar el principio de funcionamiento. Los resultados se han presentado en conferencias, pero el sistema no es todavía disponible en el comercio. Sin embargo, el interés inicial ha sido expresado ya por los diversos partidos, principalmente Agencia Espacial Europea (ESA).
Este proyecto fue apoyado financieramente por la secretaría del estado para la educación, la investigación y la innovación (SERI).
