Los motores de combustión interna que funcionan con metano presentan beneficios como una eficiencia superior y una gran reducción de emisiones en comparación con los motores a gasolina o diésel. Aunque pueden ser más económicos, su uso se ve limitado por la disponibilidad geográfica del metano y una red de repostaje menos desarrollada.
Aunque desde los años 60 muchas han sido las empresas que lo han intentado, son escasas las que han tenido éxito en llevar a cabo este proyecto: ninguna ha logrado hacer despegar un cohete alimentado con un motor empleando este combustible.
¿Por qué es un motor imposible?
Un motor de metano funciona con un combustible gaseoso, como gas de carbón, gas pobre, biogás, gas de vertedero o gas natural. A diferencia de los motores de automóviles de gasolina, que son ligeros y de alta velocidad, los motores de metano se encuentran en el ámbito de la industria pesada. Sin embargo, se ha resistido su empleo en la industria aeroespacial, donde prevalecen los motores de hidrógeno y oxígeno líquido, muy eficientes y con un impulso específico superior.
Japón ha tenido éxito en la prueba de un motor de cohete alimentado con biometano líquido derivado de excremento de vaca. Este motor, llamado Cosmos, utiliza metano líquido como combustible y también para refrigerar la cámara de combustión. Sin embargo, la empresa española Pangea Aerospace ha dado un paso más, desarrollando un motor tipo aerospike alimentado con metano.
Un motor aerospike es un tipo de motor para cohetes que mantiene su eficiencia aerodinámica a lo largo de un gran rango de altitudes mediante el uso de una tobera aerospike. A diferencia de las convencionales, que tienen una forma fija, la tobera ajusta su geometría automáticamente para adaptarse a las condiciones cambiantes de presión y altitud durante el vuelo. Esta configuración permite que el motor mantenga su eficiencia aerodinámica en una amplia gama de altitudes.
Son especialmente útiles en misiones espaciales y vehículos de lanzamiento. A baja altitud, donde se necesita más empuje, estos motores utilizan de un 25% a 30% menos combustible en comparación con las toberas convencionales. Han sido estudiados durante años y se consideran fuertes competidores de los motores principales utilizados en el transbordador espacial. Sin embargo, hasta la fecha, ningún motor aerospike se encuentra en producción comercial.
En este escenario, la empresa española Pangea Aerospace está desarrollando un motor tipo aerospike con impresión 3D metálica que funciona con metano y puede reutilizarse más de 10 veces.
El concurso PERTE Aeroespacial, impulsado por la Comisión Europea, se lleva a cabo en el Centro para el Desarrollo Tecnológico y cuenta con el respaldo del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Su objetivo principal es elevar a España a un destacado puesto entre las naciones con mayor presencia en el ámbito espacial. En la segunda fase del programa, la propuesta presentada por Pangea Space se aseguró una financiación de 40,5 millones de euros para profundizar en el desarrollo de este sistema de propulsión eficiente, reutilizable y, sobre todo, sostenible.
El motor aerospike de Pangea Aerospace posee una serie de características que lo convierten en una opción altamente efectiva y prometedora. Su diseño resulta en la formación de una tobera virtual debido a la presión atmosférica, permitiéndole adaptarse dinámicamente a los cambios que enfrenta durante su operación en el espacio. Además, cuenta con un diseño especial que incluye un pico, que le da la capacidad de realizar un enfriamiento automático y regular su temperatura de forma autónoma. A pesar de los numerosos beneficios que este motor puede ofrecer, su construcción implica unos costes considerablemente altos.
Federico Rossi, director de Propulsión de este proyecto, ha confirmado el uso de methalox, una mezcla en la que se emplea metano líquido como combustible y oxígeno líquido como oxidante. "La disponibilidad y pureza del gas natural varían según su origen. En Rusia y Noruega, por ejemplo, se encuentran grandes reservas, pero su extracción actual puede estar limitada. El gas natural típicamente tiene una pureza de alrededor del 98,5%, con trazas de propano y nitrógeno. En cambio, el biometano, generado a través de un proceso consistente, garantiza una pureza del 99,95%."
