El material de las velas caseras, la parafina, podría convertirse en el combustible ecológico de los cohetes del futuro. Imagen copyright © 2003 Comstock, Inc., todos los derechos reservados.

Esperando dentro de su cápsula Mercury a la orden que comenzaría la cuenta atrás y que le convertiría en el primer americano en el espacio, Alan Shepard gritó impaciente, “¡Encendamos esta vela!”

Aquellas palabras podrían resultar más proféticas de lo que Shepard pretendió.

Desde el 2001, el Centro de Investigación de Ames ha estado testando un nuevo combustible para cohetes hecho de --lo crean o no-- cera de vela.

“De hecho hemos pedido la cera para nuestras pruebas de encendido a través de una Web comercial que vendía cera de vela a granel,” dice Arif Karabeyoglu, quien desarrolló la teoría de los combustibles para cohetes basados en parafina, cuya investigación está asociada a la Universidad de Stanford.

“Utilizamos exactamente la misma cera que se encuentra en las velas usadas durante los ‘huracanes’ “ dice Karabeyoglu.

N. del T.: Se entiende que durante los huracanes en Norteamérica se usan velas para iluminarse si hay apagones.|

Más seguro de manipular y mejor para el medio ambiente que los combustibles de los cohetes sólidos de hoy en día, este moderno giro hacia un combustible tan antiguo podría algún día propulsar cohetes de sondeo y cohetes de carga comerciales al espacio. Podría incluso formar el corazón de una nueva generación de cohetes propulsores sólidos (SRBs--Solid Rocket Boosters--) para lanzaderas que podrían tener la llave de la seguridad de la que los SRBs de hoy carecen: un sistema de apagado.

Puede parecer sorprendentemente primitivo para un combustible de cohete del siglo XXI. Después de todo, los humanos han estado quemando velas (aún hoy hechas de cera de parafina) durante los últimos cinco milenios. ¿Por qué nadie pensó en usarlo para cohetes antes?.

Como cualquiera que haya encendido una vela sabe, la parafina normalmente se quema bastante lentamente, y es difícil quemarla sin una mecha. Por las apariencias, ¡no parecía el tipo de combustible de alta potencia y explosivo necesario para lanzar un cohete fuera del planeta!.

¡No es la llama de una vela!. Esta prueba del combustible basado en parafina fue realizado en el Centro de Investigación de Ames. Imagen cortesía de la NASA.

Trabajando en colaboración con David Altman, actualmente presidente del Grupo de Propulsión Espacial, y Brian Cantwell, profesor en Stanford, Karabeyoglu pensó un modo para hacer que la parafina queme tres veces más rápido de lo que antes se había logrado –lo bastante rápido para servir de combustible a un cohete--.

En su diseño, la parafina se quema en presencia de un gas de oxígeno puro. Esto solo lo hace arder de forma más caliente de lo que lo hace en el aire, que solo es un 21% de oxígeno. Esto ya se había logrado antes. La innovación de Karabeyoglu fue soplar el oxígeno sobre la superficie derretida de la parafina lo bastante rápido como para “agitar” esta superficie, como la superficie picada del océano en un día ventoso. La “espuma” de gotas de parafina que salpica en este proceso se quema muy rápidamente, triplicando la tasa de combustión del combustible.

Más de 40 pruebas de combustión por parte del proyecto de colaboración Stanford-Ames de muestran que la idea funciona tal como se anunció. Es una buena noticia para la industria de cohetes porque este combustible de parafina sería uno mucho más sencillo y seguro con el que trabajar que los combustibles tóxicos y explosivos usados hoy día.

Sólo piensen en una vela casera. Pueden tallarla, derretirla y moldearla sin peligro. Si no contiene colores artificiales o perfumes, podrán incluso lamerla o morderla. Podrían quemar docenas de ellas en una habitación sin temor a gases tóxicos que les pusieran enfermos.

¡No intenten nada de esto con los combustibles sólidos convencionales de los cohetes!.

Una razón de la naturaleza benigna de la cera de vela es que el oxidante necesario para quemarla está separado de la cera misma: aire en el caso de las velas y oxígeno puro para los cohetes. (Químicamente hablando, la combustión es la rápida “oxidación” del combustible, normalmente por combinación del gas oxígeno presente en el aire. Por eso el fuego se apaga cuando se le priva de aire). A esta clase de cohete con un combustible sólido y un oxidante gaseoso o líquido separado se le llama cohete “híbrido”.

La lanzadera espacial Columbia (STS-107) abandona la Tierra el 16 de Enero de 2003. Créditos de la foto y copyright: Becky Ramotowski.

En contraste, los actuales cohetes de combustible sólido usan materiales sólidos como compuestos del perclorato como oxidantes, y el combustible y el oxidante se mezclan juntos antes de ser empaquetados dentro del cohete. En otras palabras, el combustible está “cargado” y listo para explotar... no es un material amable con el que trabajar.

Tampoco es amable con el medio ambiente. Cuando los combustibles sólidos actuales se queman, producen ácido clorhídrico y otros compuestos químicos nocivos. Cuando llueve estos compuestos encuentran su camino hacia lagos y suelos, cuyo aumento de acidez puede dañar la vida vegetal y animal.

La parafina, por el contrario, se quema limpiamente. Los únicos gases que deja son vapor de agua y dióxido de carbono. Los lanzamientos de cohetes son tan infrecuentes que la polución total que emiten es mínima comparada con la de los coches, aviones y las plantas energéticas de carbón. Pero en el futuro, conforme más países y compañías privadas comiencen a lanzar gente y carga comercial al espacio, los combustibles de cohetes de combustión limpia se convertirán en un tema de creciente importancia medioambiental.

Usar cohetes híbridos podría hacer también todos estos lanzamientos de cohetes algo más seguros.

Controlando el flujo del gas oxidante, “los cohetes híbridos... pueden ser regulados en un amplio rango, incluyendo el desactivado y el reencendido,” dijo Cantwell en una declaración preparada. “Esa es una razón por la que podrían ser considerados como posibles sustitutos de los actuales cohetes propulsores sólidos de la lanzadera que no pueden ser desactivados una vez encendidos.”

Los científicos e ingenieros de la NASA y Stanford trabajan en la preparación de las pruebas para el nuevo cohete sólido basado en parafina. Los retratados son (en el sentido de las agujas del reloj desde la esquina inferior izquierda): Brian Cantwell, Arif Karabeyoglu, Shane De’Zilwa, Rusty Hunt, Dave Yaste, Kent Shiffer, Greg Zilliac. Imagen cortesía de la NASA.

“Un cohete híbrido equivalente a los cohetes sólidos de la lanzadera espacial tendría el mismo diámetro, pero sería algo más alargado” continúa Cantwell. “Un concepto de diseño que se considera es un cohete propulsor híbrido capaz de volar de vuelta al lugar de lanzamiento para recargarse.” dice, lo que ahorraría un coste considerable y tiempo en preparar propulsores para el próximo despegue.

Sin embargo, no veremos lanzaderas con SRBs basados en parafina en muchos años, tal vez nunca, dice Karabeyoglu. La tecnología está aún en fase de demostración, y probablemente sería usada durante años en cohetes menores antes de ser considerados para el despegue de la nave insignia de la NASA.

Pero si las pruebas continúan yendo bien, el director de despegue en el Control de Misión podría un día usar el sentido literal cuando ella o él dijera, “Todo bien, ya esperamos bastante... ¡encendamos esta vela!”.