Compensación de Frenado Atmosférico para Estaciones Espaciales

Para una nave espacial en una órbita terrestre muy baja, el frenado atmosférico puede ser suficientemente fuerte para causar el reingreso antes de la fecha prevista para la finalización de la misión si las maniobras de elevación de órbita no son ejecutadas oportunamente. Un ejemplo típico de esta situación es la Estación Espacial Internacional (ISS por sus siglas en inglés), la cual tiene una altitud de operación sobre la superficie terrestre de entre 330km y 410km. La fuerza de arrastre aerodinámico sobre la ISS oscila entre 0.3 N y 0.8 N. Debido al arrastre atmosférico, la estación espacial pierde energía orbital constantemente. Con el fin de compensar estas pérdidas, las cuales causarían un reingreso prematuro de la estación, la estación es periódicamente “empujada” a una órbita más alta. La altitud orbital escogida es un balance entre los tiempos requeridos entre cada maniobra de “empuje” y el incremento en el costo de enviar cargamentos y personas a una mayor altitud. El límite superior de la altitud de la órbita es impuesta por la capacidad de la nave espacial Soyuz. Anualmente, la NASA y la Agencia Espacial Rusa gastan entre 5 y 12 toneladas de combustible con el fin de mantener a la estación en su órbita destinada, usando cohetes químico ( L. Johnson, M. Herrmann “ISS Electrodynamic Tether Reboost Study”, NASA/TM-1998-208538). El sistema PES-VASIMR® reduciría 15 veces el consumo de combustible para la compensación del frenado atmosférico en la ISS u otras futuras estaciones espaciales privadas debido al uso de propulsión con impulsos específicos más altos.