Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante - Information sur le brevet

Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante
  • Pays: Espagne
  • Date de la demande: 14/07/2015
  • Numero de demande:

    P201531029

  • Numéro de publication:

    ES2597255

  • Date de l'enregistrement: 25/10/2017
  • Statut: Concesión
  • Inventeurs:
    Antonio SÁNCHEZ TORRES
  • Informations du titulaire:
    Antonio SÁNCHEZ TORRES
  • Informations du représentant:

  • Classification internationale des brevets de la publication:
    B64G 1/40,
  • Classification internationale des brevets de la publication:
  • Date d'expiration:

Brevet national pour "Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante"

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ANTONIO SÁNCHEZ TORRES

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Revendications:
+ ES-2597255_B1 1. Sistema de propulsión espacial por medio de la modificación eléctrica pulsante de un flujo de iones dirigido desde un medio que eyecta iones hacia una estructura polarizada con potencial eléctrico pulsante, caracterizado porque comprende: - un medio de propulsión (2) de bajo impulso específico con eyección de un flujo de iones de baja velocidad dirigido hacia una estructura eléctrica pulsante; - una estructura eléctrica pulsante que repelerá los iones hacia el interior; - un cátodo (3) que eyecta electrones al exterior para mantener la polarización correcta de la estructura eléctrica pulsante; - un módulo de control de misión (9) configurado para activar el generador de potencia eléctrica (8) y regular la potencia eléctrica que se suministra a la estructura eléctrica pulsante a través de una fuente de alimentación variable, al medio de propulsión (2) y al cátodo (3) ; - una estructura cilíndrica (10) cerrada en un extremo donde se apoya el medio de propulsión (2) ; - una estructura anular no conductora (4) donde se sujeta la estructura eléctrica pulsante; - unos elementos laterales no conductores (5) que unen la estructura anular (4) con la estructura cilíndrica abierta (10) ; - una tapa aislante (6) con abertura para el cátodo (3) que encierra a la estructura eléctrica pulsante, y se acopla a la estructura anular (4). 2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura eléctrica pulsante, que repele los iones hacia el interior, es una red de cables conductores (1) en una disposición simétrica. 3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura eléctrica pulsante, que repele los iones hacia el interior, es una pared conductora (11). 4. Sistema según reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio de propulsión (2) es un sistema de propulsión iónico con rejillas de aceleración. 5. Sistema según reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio de propulsión (2) es un propulsor iónico desprovisto de rejillas de aceleración, produciéndose solo descarga eléctrica en el plasma. 6. Sistema según reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio de propulsión (2) es un tipo de propulsor eléctrico. 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema formado por el medio de propulsión (2) es redundante. 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema formado por el módulo de control de misión (9) pueda utilizar el acelerómetro (7) como elemento de medida para suministrar potencia eléctrica desde el sistema de potencia (8). 9. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de neón. 10. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de argón. 11. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de kriptón. 12. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de xenón. 13. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de mercurio. 14. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de cualquier tipo de pequeña masa. 15. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta granos cargados en el plasma. 16. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (3) eyecta electrones al exterior por medio de un contactor de plasma. 17. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (3) eyecta electrones al exterior por medio de un sistema de emisión termiónica. 18. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (3) eyecta electrones al exterior por medio de un sistema de redes de emisión por efecto campo.

+ ES-2597255_A1 1. Sistema de propulsión espacial por medio de la modificación eléctrica pulsante de un flujo de iones dirigido desde un medio que eyecta iones hacia una estructura polarizada con potencial eléctrico pulsante, caracterizado porque comprende: -un medio de propulsión (2) de bajo impul so específico con eyección de un flujo de iones de baja velocidad dirigido hacia una estructura eléctrica pul sante; -una estructura eléctrica pulsante que repelerá los iones hacia el interior; -un cátodo (3) que eyecta electrones al exterior para mantener la polarización correcta de la estructura eléctrica pulsante; -un módulo de control de misión (9) con figurado para activar el generador de potencia eléctrica (8) y regular la potencia eléctrica que se suministra a la estructura eléctrica pulsante a través de una fuente de alimentación variable, al medio de propulsión (2) y al cátodo (3) ; -una estructura cilíndrica (10) cerrada en un extremo donde se apoya el medio de propulsión (2) ; -una estructura anular no conductora (4) donde se sujeta la estructura eléctrica pulsante; -unos elementos laterales no conductores (5) que unen la estructura anular (4) con la estructura cilíndrica ab ierta ( 10) ; -una tapa aislante (6) con abertura para el cátodo (3) que encierra a la estructura eléctrica pulsante, y se acopla a la estructura anular (4). 2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura eléctrica pulsante, que repele los iones hacia el interior, es una red de cables conductores (1) en una disposición simétrica. 3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura eléctrica pulsante, que repele los iones hacia el interior, es una pared conductora (11). 4. Sistema según reiv indicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio de propulsión (2) es un sistema de propulsión iónico con rejillas de aceleración. 5. Sistema según reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio de propulsión (2) es un propulsor iónico desprovisto de rejillas de aceleración, produciéndose solo descarga eléctrica en el plasma. 6. Sistema según reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio de propulsión (2) es un tipo de propulsor eléctrico. 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema formado por el medio de propulsión (2) es redundante. 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema formado por el módulo de control de misión (9) pueda utilizar el acelerómetro (7) como elemento de medida para suministrar potencia eléctrica desde el sistema de potencia (8). 9. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de neón. 10. Sistema según una cualquiera de las reivi ndicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de argón. 11. Sistema según una cua lquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de kriptón. 12. Sistema según una cua lquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de xenón. 13. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de mercurio. 14. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta un flujo de iones de cualquier tipo de pequeña masa. 15. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de propulsión (2) eyecta granos cargados en el plasma. 16. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (3) eyecta electrones al exterior por medio de un contactor de plasma. 17. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cátodo (3) eyecta electrones al exterior por medio de un sistema de emisión termiónica. 18. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el catodo (3) eyecta electrones al exterior por medio de un sistema de redes de emisión por efecto campo.

Descriptions:
+ ES-2597255_B1 Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante Campo técnico de la invención La presente invención se enmarca dentro del campo aeroespacial. En particular, pertenece a los sistemas de propulsión que, embarcados en vehículos espaciales, facultan a dicho vehículo la capacidad de alcanzar otros planetas en un determinado tiempo y, además, permiten modificar trayectorias orbitales. En concreto, aquellos que emplean la propulsión a través de un flujo dirigido de iones como medio para alcanzar otros planetas y modificar trayectorias orbitales. Estado de la técnica En la práctica totalidad de las misiones espaciales a planetas exteriores, las agencias espaciales han optado por considerar asistencias gravitatorias que impulsan el vehículo espacial hasta el planeta elegido con la ayuda pasiva de la rotación de un planeta secundario. En la mayoría de los casos, supone para el vehículo complejas maniobras y tiempos de vuelo bastante largos, como ocurre con la misión Juno de la NASA lanzada en agosto de 2011 que pretende alcanzar Júpiter en Julio de 2016 por medio de una asistencia gravitatoria terrestre ya realizada en octubre de 2013. Para reducir el tiempo de vuelo se han planteado sistemas alternativos de propulsión pasivos: amarras electrodinámicas, veleros solares y veleros electro-solares. Una amarra electrodinámica sin recubrimiento aislante es un cable conductor polarizado a un alto potencial que recolecta partículas del plasma ambiente a lo largo de su longitud y las eyecta en un extremo por medio de un cátodo, generando una corriente y, a su vez, una fuerza de Lorentz que permite la realización de diferentes maniobras orbitales. Los veleros solares, en cambio, funcionan por medio de la presión de radiación solar que ejerce el viento solar sobre unas ligeras velas de poliamida. Por otro lado, los veleros electro-solares son redes de amarras electrostáticas, polarizadas positivamente con ayuda de una fuente de alimentación. La red de amarras generan una superficie virtual de potencial positivo que repele las trayectorias seguidas por los iones que provienen del viento solar, generando un empuje dependiente de la presión dinámica de dicho viento y el tamaño de la vaina electrostática generada por cada uno de los cables conductores. En cuanto a los sistemas de propulsión activos, cabe mencionar aquellos que generan empuje a través de la expulsión de gases como un cohete químico o, de aquellos que eyectan un flujo de iones como los propulsores eléctricos. También se ha estudiado la posibilidad de incluir reactores nucleares de fisión junto con propulsores eléctricos para producir empuje, como la finalmente cancelada misión JIMO de la NASA que pretendía realizar un viaje de exploración por las lunas Galileanas de Júpiter. En la actualidad, los veleros electro-solares (patente US7641151B2) se han planteado como prometedores sistemas de propulsión para alcanzar planetas exteriores. Sin embargo, plantean grandes inconvenientes como el del gran tamaño que deben poseer los cables (más de 10 kilómetros). La gran variabilidad de las condiciones del viento solar a lo largo de la trayectoria seguida por dicho velero, hasta alcanzar el planeta elegido, conduce a que la fuerza aplicada en él no sea constante. Como se puede observar en la siguiente referencia: Antonio Sanchez-Torres, Propulsive force in an electric solar sail, Contributions to Plasma Physics, vol. 54, 3, pp. 314-319, 2014, la fuerza que pueden conseguir los veleros electro-solares a 1 Unidad Astronómica (distancia que hay desde el Sol a la Tierra) es del orden de 1 N si se utilizan 100 cables a alta polarización positiva, -con un potencial por encima de 30 kV-, con una longitud de cada uno de ellos de 20 kilómetros. En la solicitud de Patente Nacional P201431740 se desvela un concepto con el que se mejoraría el velero electro-solar de la patente US7641151B2, dotando al velero una serie de pulsos que aumentarían la fuerza propulsiva y reduciría tanto el potencial necesario como la longitud de los cables. El objeto de la presente adición es añadir este concepto pulsante a la patente P201431234. Para la familia de propulsores eléctricos (efecto Hall, iónico como el modelo NSTAR desarrollado por la NASA, etc.) el empuje puede variar entre un modelo y otro, pero no suelen ser capaces de desarrollar empujes por encima de 100 mN durante un tiempo largo de funcionamiento. En este punto, es importante considerar tanto el tipo de ión que es utilizado como la velocidad a la que se eyecta el flujo de iones desde el propulsor, la cual se mide generalmente en función del impulso específico. Para los propulsores de efecto Hall se suele considerar xenón con un impulso específico de unos 3000 s, -lo que equivale a una velocidad de eyección de unos 30 km/s-.Algunos de los problemas que plantea el uso de propulsores eléctricos para realizar misiones a planetas exteriores son el gasto másico de los iones eyectados y la elevada potencia que necesitan para generar un empuje alto, y, que para tiempos de misión relativamente largos son inasumibles. Breve descripción de la invención La solicitud de adición a la invención considera varios modos de realización con estructuras de potencial pulsante que repelerán los iones: una red de cables en disposición como la referida en la patente P201431234 y una pared de potencial eléctrico pulsante. La solicitud de adición a la invención considera la utilización de una estructura (red de cables o pared) polarizada positivamente con potencial pulsante y un tipo de propulsor eléctrico de muy bajo impulso específico; con muy baja velocidad en la eyección de iones. Se puede considerar incluso el uso de descargas eléctricas en el plasma producido por un cátodo sin necesidad de las rejillas de aceleración que tradicionalmente aparecen en los propulsores de tipo iónicos (tres o más rejillas). En la presente adición de patente se considerarán dos ejemplos: propulsor eléctrico de muy bajo impulso específico (baja velocidad de eyección de iones) y una descarga eléctrica en el plasma. A la estructura eléctrica pulsante (red de cables o pared) se aplicarán pulsos de potencial pico a pico, siendo el potencial inferior del pulso, pb, aproximadamente igual (aunque ligeramente superior) al que proviene del flujo de iones producido por el propulsor eléctrico o la descarga eléctrica del plasma; pb Ei/e = 0.5 mivi2/e, donde Ei es la energía del flujo de iones, e es la carga del electrón y mi es la masa del ión que se considere en el propulsor eléctrico o la descarga eléctrica. Se requiere que la energía Ei de la energía del flujo de iones sea lo más bajo posible; por ello se utilizarán propulsores que generen iones a muy baja velocidad, y se considerarán los iones más ligeros posibles. Los pulsos se generarán por medio de una fuente de alimentación variable. La aplicación de pulsos en esta solicitud de adición a la invención aumentará la fuerza propulsiva y reducirá notablemente la potencia requerida para que pueda entrar en el mercado de la industria espacial. Se incorpora, también, en la presente adición de patente, -de forma secundaria-, el uso de pequeños granos cargados en el plasma. Aunque, en principio, es necesaria una baja masa de los iones, la utilización de pequeños granos cargados que sean repelidos por la estructura pulsante podría ser beneficioso para obtener mayor fuerza propulsiva. Además, estos pequeños granos cargados, al ser repelidos hacia el interior, no dañarían la estructura eléctrica pulsante. En el caso de utilizar estos pequeños granos habría que reforzar las estructuras laterales de la invención. El objeto de la presente adición a la patente se refiere a un sistema de propulsión de pulsos eléctricos que incluye varios modos de realización. Los elementos comunes de la invención según los diferentes modos de realización estarían caracterizados por: - una fuente de alimentación de potencial variable por pulsos. - un propulsor eléctrico que eyecta un flujo de iones hacia una estructura eléctrica pulsante; cables conductores o pared; - varios elementos de sujeción entre la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared) y el propulsor eléctrico; - un cátodo para mantener la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared) positivamente, expulsando los electrones recolectados por la estructura polarizada; - un elemento anular no conductor que sujeta a la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared) ; - un elemento cilíndrico con forma de tapa donde se apoya el propulsor eléctrico. - una estructura no conductora que se acopla al elemento anular no conductor para evitar que los electrones eyectados por el cátodo vuelvan a ser recogidos por la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared). En lo que se refiere a los elementos particulares según modo de realización 1: - una red de cables conductores polarizados positivamente con característica eléctrica de voltaje pulsante. En lo que se refiere a los elementos particulares según modo de realización 2: - una pared conductora, polarizada positivamente con característica eléctrica de voltaje pulsante. Se propone transmitir un empuje por medio de un intercambio de momento del flujo de los iones que, eyectados por el propulsor eléctrico de bajo impulso específico, son repelidos por la superficie virtual de potencial variable por pulsos generado en la estructura eléctrica pulsante (cables o pared).El procedimiento que se considera en este invento es utilizar un pulso de potencial que se suministra a los cables conductores, donde el potencial inferior es pbEi/e y el potencial superior es papb+, donde es la diferencia de potencial pico a pico que puede ser del orden de 1 kV. Los iones que llegan del propulsor eléctrico son frenados por el potencial inferior del pulso, pb, hasta alcanzar una posición de máximo acercamiento, r0, donde comienzan a ser repelidos. Una vez que el ión alcanza esa posición, r0, el potencial superior del pulso, pa, produce una repulsión sobre el ión; acelerándose en dirección contraria a la inicial hasta que recorra toda la distancia de la nueva vaina generada por ese potencial alto del pulso pa, - de tamaño algo mayor que la producida por el potencial inferior pb-. La fuerza repulsiva de Coulomb que repele a los iones hacia el interior también transfiere una fuerza sobre la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared) , y por ello, produce una fuerza propulsiva en el sentido contrario con el que se mueven los iones repelidos por la estructura pulsante (cables conductores o pared) , que se puede estimar como 22iifnmvL=× (A) donde L es el radio de la estructura polarizada (longitud de los cables conductores o el radio de la pared). Esta peculiaridad del sistema pulsante referido en la presente adición de patente hace que el ión expulsado por el potencial adquiera una velocidad mucho más alta, vf, cuando sale de la vaina producida por el potencial superior del pulso, pa, que cuando entra en ella (con velocidad vi) , mientras que en el caso de la de patente P201431234 (sistema de propulsión espacial por modificación electrostática) , con potencial electrostático, la velocidad, vi, a la que llegan los iones en la vaina electrostática es la misma que la de salida. Sobre la estructura polarizada pulsante, se produce, por repulsión de Coulomb, la misma aceleración a la que se ve sometido el ión pero en sentido contrario. En el caso de utilizar los cables conductores, la disposición de los cables debe ser simétrica, para evitar que durante el pulso los iones tengan aceleraciones en otra dirección (perpendicular a la dirección inicial). La disposición simétrica hace que cada pareja de cables conductores se encuentren enfrentados con el nexo común del cátodo central. Para la presente adición se busca que el ángulo de divergencia, , sea el mayor posible y menor velocidad de eyección de los iones producido por el propulsor eléctrico. Considerando un ángulo de divergencia de 40º, y una distancia, d, entre el propulsor y la red de cables de un metro, la longitud de los cables que debería utilizarse sería de unos 84 cm. Asumiendo una densidad de iones, ni, de 2·1010 cm-3, para iones de argón de masa mi = 6.68·10-26 kg, se puede estimar una velocidad final, vf, de 98.75 km/s para el potencial superior del pulso de pa 2 kV. El empuje generado será de 28.9 N. Suponiendo el mismo ángulo de divergencia de 40º y una distancia de 20 cm entre el propulsor y la red de cables, la longitud de los cables que debería utilizarse sería de unos 17 cm. Asumiendo una densidad de iones, ni, de 2·1011 cm-3, para iones de argón, se puede estimar que éstos adquieren una velocidad final, vf, de 98.95 km/s para un potencial pa2 kV. El empuje generado sería de cerca de 12 N. Como se puede ver, este sistema eléctrico pulsante supone una mejora en la patente original, produciéndose una mayor fuerza propulsiva utilizando un menor potencial, y por ello, menor potencia eléctrica es requerida. Es importante resaltar que se debe utilizar iones que tengan la menor masa posible para reducir el potencial inferior que se exigirá al pulso. Por ello será preferible utilizar iones ligeros como el argón en vez de iones más pesados como el xenón. Para la presente invención, el material de los cables conductores debe ser un buen conductor eléctrico, soportar altas tensiones y disponer de una baja densidad. Se puede considerar aluminio, o también incluir algún tipo de fibra de carbono, aleaciones de acero o kevlar. Una vez definidos los límites tecnológicos del sistema de empuje se puede pasar a la descripción detallada de la invención según los modos de realización. Descripción de las figuras Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las características de la invención, se acompaña la presente memoria descriptiva de las figuras 1 a 3, como parte integrante de la misma. La invención se describirá en lo que sigue con más detalle haciendo referencia a varios modos de realización de la misma representado en dichas figuras. La figura 1 representa el modo de realización 1, produciéndose el empuje del sistema por medio del intercambio de momento entre la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) y el flujo de iones dirigido mediante el propulsor eléctrico (2) de bajo impulso específico. La red de cables conductores (1) se encuentra a una distancia d del propulsor eléctrico (2) que eyecta iones con un ángulo de divergencia . El diseño de la red de cables conductores (1) tiene una disposición simétrica con un cátodo central (3) que eyecta electrones hacia el exterior para mantener cada uno de los cables conductores positivamente polarizados. Los cables conductores se encuentran sujetos por un extremo con un elemento anular (4) y en el otro extremo se encuentra el cátodo (3). El propulsor eléctrico (2) se apoya en una estructura cilíndrica (10) cerrada por un extremo. El sistema formado por la red de cables conductores (1) y el propulsor eléctrico (2) se encuentra unido por sujeciones laterales (5) ; en la figura se representan cuatro elementos de sujeción entre el elemento anular (4) y la estructura cilíndrica (10). Se puede considerar también un mayor número de elementos de sujeción lateral (5). La figura 2 representa el modo de realización 2, con una pared eléctrica pulsante (2) y el flujo de iones dirigido mediante el propulsor eléctrico de muy bajo impulso específico (2). La pared (11) se encuentra a una distancia d del propulsor eléctrico (2) que eyecta iones con un ángulo de divergencia . La pared tiene un cátodo central (3) que eyecta electrones hacia el exterior para mantener la pared (11) positivamente polarizada. La pared (11) se encuentran rodeada por un elemento anular (4) y en el otro extremo se encuentra el cátodo (3). El propulsor eléctrico (2) se apoya en una estructura cilíndrica (10) cerrada por un extremo. El sistema formado por la pared (11) y el propulsor eléctrico (2) se encuentra unido por sujeciones laterales (5) ; en la figura se representan cuatro elementos de sujeción entre el elemento anular (4) y la estructura cilíndrica (10). Se puede considerar también un mayor número de elementos de sujeción lateral (5). La figura 3 representa un dispositivo para evitar que los electrones que son eyectados por el cátodo (3) vuelvan a ser recogidos por la red de cables conductores (1). Para ello se acopla una tapa no conductora (6) sobre una estructura anular (4) , que une la red de cables conductores (1) con el cátodo (3). La tapa no conductora (6) tiene una abertura central por donde aparece el cátodo (3). La figura 4 representa un dispositivo para evitar que los electrones que son eyectados por el cátodo (3) vuelvan a ser recogidos por la pared (11). Para ello se acopla una tapa no conductora (6) sobre una estructura anular (4) , que rodea a la pared (11) con el cátodo (3). La tapa no conductora (6) tiene una abertura central por donde aparece el cátodo (3). La figura 5 representa un diagrama de la invención según el modo de realización 1, en la que el módulo de control de misión (9) permite suministrar más o menos potencia eléctrica al sistema de potencia (8) para mantener en funcionamiento al propulsor eléctrico (2) , a la estructura eléctrica pulsante de la red de cables conductores (1) y al cátodo central (3). Un dispositivo optativo como es el acelerómetro (7) muestra al módulo de control de misión cuál es el empuje real que necesita el vehículo para llevar a cabo la maniobra orbital. La figura 6 representa un diagrama de la invención según el modo de realización 2, en la que el módulo de control de misión (9) permite suministrar más o menos potencia eléctrica al sistema de potencia (8) para mantener en funcionamiento al propulsor eléctrico (2) , a la estructura eléctrica pulsante de la pared (11) , y al cátodo central (3). Un dispositivo optativo como es el acelerómetro (7) muestra al módulo de control de misión cuál es el empuje real que necesita el vehículo para llevar a cabo la maniobra orbital. Descripción detallada de la invención Los parámetros de entrada conocidos son la distancia d que puede alcanzar el flujo dirigido de iones y el ángulo de divergencia del flujo de iones. Por lo que se refiere a los parámetros de salida, tenemos la fuerza Fp que es proporcionada por el propulsor iónico y FN la fuerza producida por la transferencia de momento en la repulsión del flujo de iones por la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11). A continuación se explica el funcionamiento de la invención según varios modos de realización de la misma. Para ello se enumeran todos dispositivos que están involucrados en el diseño de la invención según los diferentes modos de realización son: Red de cables conductores positivamente polarizados (1) : alojados a una distancia apropiada. La red de cables conductores genera una superficie eléctrica pulsante que produce un intercambio de momento con el flujo de los iones dirigidos por el propulsor eléctrico (2) , generando una fuerza FN en sentido contrario a Fp. Para un suficiente número de cables la fuerza neta es prácticamente FN. Dada la característica pulsante de la red y para evitar la modificación del flujo de los iones en direcciones perpendiculares al flujo inicial se utiliza una disposición de los cables conductores (1) totalmente simétrica; esto es, que cada pareja de cables se encuentran enfrentados con el nexo común del cátodo central como se muestra en la figura 1. La red de cables conductores (1) será alimentada por una fuente de alimentación variable por pulsos. Pared eléctrica pulsante (11) : alojada a una distancia apropiada. El potencial pulsante de la pared (11) , generado por una fuente de alimentación variable por pulsos, produce un intercambio de momento con el flujo de los iones dirigidos por el propulsor eléctrico (2) , generando una fuerza FN en sentido contrario a Fp. La pared sería más sencilla de producir industrialmente e incorporarla a la invención. Propulsor eléctrico (2) : es un sistema que ioniza átomos de argón, mercurio, xenón o kriptón mediante la exposición de electrones provenientes de un cátodo, y acelera los iones producidos al pasar éstos a través de rejillas cargadas antes de expulsarlos generando una fuerza Fp en sentido contrario al de la eyección de los iones. Cátodo eyector de electrones (3) : para mantener la estructura polarizada; red de cables positivamente polarizados (1) o pared (11). Con la puesta en funcionamiento de la invención los electrones que se encuentran en el plasma generado por el propulsor eléctrico (2) son recogidos por la estructura eléctrica pulsante; red de cables positivamente polarizados (1) o pared (11) , y deben ser eyectados al exterior. Se puede considerar cualquier tipo de método para mantener la estructura polarizada: contactor de plasma, cátodo por emisión termiónica y redes de emisión por efecto de campo. En la presente invención se considerará un cátodo por emisión termiónica. Este método es el utilizado por los cables electrodinámicos y por los veleros electro-solares para mantener la red de cables positivamente polarizados. Los electrones pueden ser emitidos en cualquier dirección exterior, por ejemplo a lo largo del eje central. Sistema de potencia (8) : Proporciona la potencia necesaria para alimentar la estructura polarizada pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , propulsor iónico (2) , cátodo central (3) y a los instrumentos de medida a bordo del vehículo. Puede ser cualquiera: paneles solares, amarras electrodinámicas, sistema nuclear, fuentes de alimentación de alto voltaje, etc. Debe de incluirse también un regulador de control para suministrar la potencia eléctrica que requiere la estructura polarizada pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , el propulsor iónico (2) , y el cátodo (3). Para la estructura polarizada pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , se utilizará una fuente de alimentación variable por pulsos. Elementos laterales de unión (5) : unen la estructura cilíndrica (10) con la estructura anular (4) no conductora. Los elementos laterales de sujeción deben ser de un material metálico de gran robustez con una capa no conductora. Tapa no conductora (6) : encierra a la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , en la cara exterior de la invención, evitando que los electrones que son expulsados por el cátodo (3) sean recogidos otra vez por la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11). Dispositivos opcionales: Acelerómetro (7) : para medir la aceleración que produce el sistema propulsivo de la presente invención, cuando se modifica el potencial suministrado a los cables conductores o la potencia eléctrica del propulsor iónico. Granos cargados: añadidos en el plasma formando un plasma granular. Los granos son pequeñas esferas de material conductor de tamaño variable; del orden de micrómetros. Estos granos cargados serán repelidos por la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11). Modo de realización 1: Como se manifiesta en la figura 1, la invención, que se implanta en un vehículo espacial, posee un sistema de generación de potencia (8) y un sistema de eyección de un flujo de iones de baja velocidad (2) dirigido hacia una red de cables (1) polarizados positivamente de potencial pulsante, que repelen a los iones hacia el interior para generar una transferencia de momento que propulsa todo el sistema. El propulsor eléctrico de bajo impulso (o una simple descarga eléctrica) eyecta iones y produce un empuje Fp en la dirección descrita por la Figura 1. La transferencia de momento de los iones sobre la estructura de potencial pulsante; red de cables conductores (1) proporciona un empuje FN contrario a Fp. Como el empuje generado por la estructura de potencial pulsante; red de cables conductores (1) , es mucho mayor que el conseguido por el propulsor eléctrico (2) se produce una aceleración en la dirección de FN como se muestra en la Figura 1. El regulador en el sistema de potencia controla la velocidad de eyección del flujo de iones y el potencial variable con el que se mantiene el potencial pulsante de la red de cables conductores (1). Una tapa no conductora (6) , con abertura central por donde aparece el cátodo (3) , se acopla a la estructura anular (4) que cubre la red de cables conductores (1). Sobre la estructura cilíndrica (10) cerrada en un extremo se posiciona centralmente el propulsor eléctrico (2). La estructura cilíndrica (10) y la estructura anular (4) se unen por medio de elementos de sujeción no conductores (5). Modo de realización 2: Como se manifiesta en la figura 2, la invención, que se implanta en un vehículo espacial, posee un sistema de generación de potencia (8) y un sistema de eyección de un flujo de iones de baja velocidad (2) dirigido hacia una pared (11) de potencial pulsante, que repele a los iones hacia el interior, para generar una transferencia de momento que propulsa todo el sistema. El propulsor eléctrico de bajo impulso (o una simple descarga eléctrica) eyecta iones y produce un empuje Fp en la dirección descrita por la Figura 1. La transferencia de momento de los iones sobre la pared (11) de potencial pulsante, proporciona un empuje FN contrario a Fp. Como el empuje generado por la pared (11) de potencial pulsante es mucho mayor que el conseguido por el propulsor eléctrico (2) se produce una aceleración en la dirección de FN como se muestra en la Figura 2. El regulador en el sistema de potencia controla la velocidad de eyección del flujo de iones y el potencial con el que se mantiene polarizada la pared (11) de potencial pulsante. Una tapa no conductora (6) , con abertura central por donde aparece el cátodo (3) , se acopla a la estructura anular (4) que cubre la pared (11). Sobre la estructura cilíndrica (10) cerrada en un extremo se posiciona centralmente el propulsor eléctrico (2). La estructura cilíndrica (10) y la estructura anular (4) se unen por medio de elementos de sujeción no conductores (5). Modo de realización 3: Se considera cualquier modo de realización 1 ó 2, con la peculiaridad de utilizar un propulsor iónico (2) sin rejillas de aceleración de los iones, de tal forma que solo existe un plasma donde la estructura de potencial pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , producirá una repulsión de los iones hacia el interior. Como el sistema se encuentra prácticamente abierto; solamente se encuentran los elementos de sujeción no conductores (5) , los iones repelidos hacia el interior pueden salir finalmente hacia el exterior. Modo de realización 4: Se considera cualquier modo de realización 1, 2 ó 3, con la peculiaridad de añadir en el plasma granos cargados. La estructura de potencial pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , repelerá a los iones junto con los granos cargados positivamente hacia el interior. Suponiendo una carga de pago como la de Juno, con una masa de 1600 kg, y un sistema como el de la presente invención con un empuje efectivo de 10 N, un vehículo espacial lanzado desde la Tierra alcanzaría Júpiter en unos 4 meses, que sería bastante inferior en comparación a los 5 años que requiere la actual misión Juno de la NASA.

+ ES-2597255_A1 Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante Campo técnico de la invención La presente invención se enmarca dentro del campo aeroespacia l. En particular, pertenece a los sistemas de propulsión que, embarcados en vehículos espaciales, facultan a dicho vehículo la capacidad de alcanzar otros planetas en un determinado tiempo y, además, permiten modificar trayectorias orbitales. En concreto, aque llos que emplean la propulsión a través de un flujo dirigido de iones como medio para alcanzar otros planetas y modificar trayectorias orbitales. Estado de la técnica En la práctica totalidad de las misiones espaciales a planetas exteriores, las agencias espaciales han optado por considerar asistencias gravitatorias que impulsan el vehículo espacial hasta el planeta elegido con la ayuda pasiva de la rotación de un planeta secundari o. En la mayoría de los casos, supone para el vehículo complejas maniobras y tiempos de vuelo bastante largos, como ocurre con la misión Juno de la NASA lanzada en agosto de 201 1 que pretende alcanzar Júpiter en Julio de 2016 por medio de una asistencia gravitatoria terrestre ya realizada en octubre de 2013. Para reducir el tiempo de vuelo se han planteado sistemas alternativos de propulsión pasivos: amarras electrodinámicas, veleros solares y veleros electro-solares. Una amarra electrodinámica sin recubrimiento aislante es un cable conductor polari zado a un alto potencial que recolecta partículas del plasma ambiente a 10 largo de su longitud y las eyecta en un extremo por medio de un cátodo, generando una corriente y, a su vez. una fuerza de Lorentz que permite la realización de diferentes maniobras orbitales. Los veleros solares, en cambio, funcionan por medio de la presión de radiación solar que ejerce el viento solar sobre unas ligeras velas de poliamida. Por otro lado, los veleros electro-solares son redes de amarras electrostáticas, polarizadas positivamente con ayuda de una fuente de alimentación. La red de amarras generan una superficie virtual de potencial positivo que repele las trayectorias seguidas por los iones que provienen del viento solar, generando un empuje dependiente de la presión dinámica de dicho viento y el tamaño de la vaina electrostática generada por cada uno de los cables conductores. En cuanto a los sistemas de propulsión activos, cabe mencionar aque llos que generan empuje a través de la expulsión de gases como un cohete químico o, de aquellos que eyectan un flujo de iones como los propulsores eléctricos. También se ha estudiado la posibilidad de incluir reactores nucleares de fisión junto con propulsores eléctricos para producir empuje, como la finalmente cancelada misión JIMO de la NASA que pretendía realizar un viaje de exploración por las lunas Galileanas de Júpiter. En la actualidad, los veleros electro-solares (patente US7641 151 8 2) se han planteado como prometedores sistemas de propulsión para alcanzar planetas exteriores. Sin embargo, plantean grandes inconvenientes como el del gran tamaño que deben poseer los cables (más de 10 kilómetros). La gran variabilidad de las condiciones del viento solar a lo largo de la trayectoria seguida por dicho velero, hasta alcanzar el planeta elegido, conduce a que la fuerza aplicada en él no sea constante. Como se puede observar en la siguiente referencia: Antonio Sanchez-Torres, Propulsive force in an electric solar sail, Contributions to Plasma Physics, vol. 54, 3, pp. 3 14319, 2014, la fuerza que pueden conseguir los veleros electro-solares a I Unidad Astronómica (distancia que hay desde el Sol a la Tierra) es del orden de I N si se utilizan 100 cables a alta polarización positiva, -con un potencial por encima de 30 kV-, con una longitud de cada uno de ellos de 20 kilómetros. En la solicitud de Patente Nacional P20143 I 740 se desvela un concepto con el que se mejoraría el velero electro-solar de la patente US7641151 82, dotando al velero una serie de pulsos que aumentarían la fuerza propulsiva y reduciría tanto el potencial necesario como la longitud de los cables. El objeto de la presente adición es añadir este concepto pulsante a la patente P20143 1234. Para la familia de propulsores eléctricos (efecto Hall, iónico como el modelo NSTAR desarrollado por la NASA, etc.) el empuje puede variar entre un modelo y otro, pero no suelen ser capaces de desarrollar empujes por encima de 100 mN durante un tiempo Largo de funcionamiento. En este punto, es importante considerar tanto el tipo de ión que es utilizado como la velocidad a la que se eyecta el flujo de iones desde el propulsor, la cual se mide generalmente en función del impulso específico. Para los propulsores de efecto Hall se suele considerar xenón con un impulso específico de unos 3000 s, -lo que equivale a una velocidad de eyección de unos 30 km/s-.Algunos de los problemas que plantea el uso de propulsores eléctricos para realizar misiones a planetas exteriores son el gasto másico de los iones eyectados y la elevada potencia que necesitan para generar un empuje alto, y, que para tiempos de misión relativamente largos son inasumibles. Breve descripción de la invención La solicitud de adición a la invención considera vari os modos de realización con estructuras de potencial pul sante que repelerán los iones: una red de cables en disposición como la referida en la patente P20 143 1234 Y una pared de potencial eléctrico pulsan te. 5 10 La so licitud de ad ición a la invención considera la utilización de una estructura (red de cables o pared) polarizada positivamente con potencial pul sante y un tipo de propulsor eléctrico de muy bajo impul so específico; con muy baja ve loc idad en la eyección de iones. Se puede considerar incluso el uso de descargas eléctricas en el plasma producido por un cátodo sin necesidad de las rejillas de aceleración que tradicionalmente aparecen en los propulsores de tipo ión icos (tres o más rejillas). /5 20 25 En la presente adición de patente se cons iderarán dos ejemplos: propul sor eléctrico de muy bajo impulso específico (baja velocidad de eyección de iones) y una descarga eléctrica en el plasma. A la estructura eléctrica pu lsante (red de cab les o pared) se aplicarán pul sos de potencial pico a pico, siendo el potencial inferior del pulso, ~pb, aprox imadamente igua l (aunque li geramente superior) al que proviene del flujo de iones producido por e l propulsor eléctrico o la descarga eléctrica del plasma; (Pbz::' E/e = 0.5 m¡v/ le, donde E¡ es la energía del fluj o de iones, e es la carga del electrón y m¡ es la masa del ión que se considere en el propulsor eléctrico o la descarga eléctrica. Se requiere que la energía E¡ de la energía del flujo de iones sea lo más bajo posible; por ello se utilizarán propulsores que generen iones a muy baja velocidad, y se considerarán los iones más ligeros posibles. Los pul sos se generarán por medio de una fuente de alim entación va riable. La aplicación de pulsos en esta solicitud de adición a la invención aumentará la fuerza propulsiva y reducirá notablemente la potencia requerida para que pueda entrar en el mercado de la industria espacial. 30 Se incorpora, también, en la presente ad ición de patente, -de forma sec undaria-, el uso de pequeños granos cargados en el plasma. Aunque, en principio, es necesaria una baja masa de los iones, la utilización de pequeños granos cargados que sean repelidos por la estructura pulsante podría ser beneficioso para obtener mayor fuerza propulsiva. Además, estos pequeños granos cargados, al ser repelidos hacia el interior, no dañarían la estructura eléctrica pul sante. En el caso de utilizar estos pequeños granos habría que reforzar las estructuras laterales de la invención. El objeto de la presente adición a la patente se refiere a un sistema de propulsión de pulsos eléctricos que incluye varios modos de rea lización. Los elementos comunes de la invención según los diferentes modos de realización estarían caracterizados por: -una fuente de alimentación de potencial variable por pulsos. -un propulsor eléctrico que eyecta un flujo de iones hacia una estructura eléctrica pulsan te; cables conductores o pared; -varios elementos de sujeción entre la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared) y el propulsor eléctrico; -un cátodo para mantener la estructura eléctrica pulsa nte (cables conductores O pared) positivamente, expulsando los electrones recolectados por la estructura polarizada; -un elemento anular no conductor que sujeta a la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared) ; -un elemento cilíndrico con forma de tapa donde se apoya el propulsor eléctrico. -una estructura no conductora que se acopla al elemento anular no conductor para evitar que los electrones eyectados por el cátodo vuelvan a ser recogidos por la estructura eléctrica pulsante (cables conductores o pared). En lo que se refiere a los elementos particulares según modo de realización 1: -una red de cables conductores polarizados positivamente con característica eléctrica de vo ltaje pulsan te. En lo que se refiere a los elementos particulares según modo de realización 2: -una pared conductora, polarizada positivamente con característica eléctrica de voltaje pulsante. Se propone transmitir un empuje por medio de un intercambio de momento del flujo de los iones que, eyectados por el propulsor eléctrico de bajo impulso específico, son repelidos por la supertície virtual de potencial variable por pulsos generado en la estructura eléctrica pul sante (cables o pared).El procedimiento que se considera en este invento es utilizar un pulso de potencial que se suministra a los cables conductores, donde el potencial inferior es ~bz;;f."¡/e y el potencial superior es ~4b+j (A donde jrjJ es la diferencia de potencial pico a pico que puede ser del orden de I kV. Los iones que llegan del propulsor eléctrico son frenados por el potencial inferior del pulso, 4b, hasta alcanzar una posición de máximo acercamiento, ro, donde comienzan a ser repelidos. Una vez que el ión alcanza esa posición, ro, el potencial superior del pulso, , ppa, produce una repulsión sobre el ión; acelerándose en dirección contraria a la inicial hasta que reCOrra toda la distancia de la nueva vaina generada por ese potencial alto del pulso :.2 6 kV. El empuje generado sería de cerca de 12 N. Como se puede ver, este sistema eléctrico pulsante supone una mejora en la patente original, produciéndose una mayor fuerza propulsiva utilizando un menor potencial, y por ello, menor potencia eléctrica es requerida. Es importante resaltar que se debe utilizar iones que tengan la menor masa posible para reducir el potencial inferior que se exigirá al pulso. Por ello será preferible utilizar iones ligeros como el argón en vez de iones más pesados como el xenón. Para La presente invención, el material de los cables conductores debe ser un buen conductor eléctrico, soportar altas tensiones y disponer de una baja densidad. Se puede considerar aluminio, o también incluir algún tipo de fibra de carbono, aleaciones de acero o kevlar. Una vez definidos los límites tecnológicos del sistema de empuje se puede pasar a la descripción detallada de la invención según los modos de realización. Descripción de las figuras Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las características de la invención, se acompaña la presente memoria descriptiva de las figuras 1 a 3, como parte integrante de la misma. La invención se describirá en lo que sigue con más detalle haciendo referencia a varios modos de realización de la misma representado en dichas figuras. La figura 1 representa el modo de realización 1, produciéndose el empuje del sistema por medio del intercambio de momento entre la estructura eléctrica pulsan te; red de cables conductores (1) Y el flujo de iones dirigido mediante el propulsor eléctrico (2) de bajo impulso específico. La red de cables conductores (1) se encuentra a una distancia d del propulsor eléctrico (2) que eyecta iones con un ángulo de divergencia G. El diseño de la red de cables conductores (1) tiene una disposición simétrica con un cátodo central (3) que eyecta electrones hacia el exterior para mantener cada uno de los cables conductores positivamente polarizados. Los cables conductores se encuentran sujetos por un extremo con un elemento anular (4) y en el otro extremo se encuentra el cátodo (3). El propulsor eléctrico (2) se apoya en una estructura cilíndrica (ID) cerrada por un extremo. El sistema formado por la red de cables conductores (1) Y el propulsor eléctrico (2) se encuentra unido por sujeciones laterales (5) ; en la figura se representan cuatro elementos de sUjeción entre el elemento anular (4) y la estructura cilíndrica (10). Se puede considerar también un mayor número de elementos de sujeción lateral (5). La figura 2 representa el modo de realización 2, con una pared eléctrica pulsallte (2) y el flujo de iones dirigido mediante el propulsor eléctrico de muy bajo impulso específico (2). La pared (11) se encuentra a una di stancia d del propulsor eléctrico (2) que eyecta iones con un ángulo de divergencia a. La pared tiene un cátodo central (3) que eyecta electrones hacia el exterior para mantener la pared (1 1) positivamente polarizada. La pared (11) se encuentran rodeada por un elemento anular (4) yen el otro extremo se encuentra el cátodo (3). El propulsor eléctrico (2) se apoya en una estructura cilíndrica (10) cerrada por un extremo. El sistema formado por la pared (11) y el propulsor eléctrico (2) se encuentra unido por sujeciones laterales (5) ; en la figura se representan cuatro elementos de sujeción entre el elemento anular (4) y la estructura cilíndrica (10). Se puede considerar también un mayor número de elementos de sujeción lateral (5). La figura 3 represe nta un dispositivo para evitar que los electrones que son eyectados por el cátodo (3) vuelvan a ser recogidos por la red de cables conductores (1). Para ello se acopla una tapa no conductora (6) sobre una estructura anular (4) , que une la red de cables conductores (1) con el cátodo (3). La tapa no conductora (6) tiene una abertura central por donde aparece el cátodo (3). La figura 4 represe nta un dispositivo para evitar que los electrones que son eyectados por el cátodo (3) vuelvan a ser recogidos por la pared (11). Para ello se acopla una tapa no conductora (6) sobre una estructura anular (4) , que rodea a la pared (11) con el cátodo (3). La tapa no conductora (6) tiene una abertura central por donde aparece el cátodo (3). La figura 5 representa un diagrama de la invención según el modo de realización 1, en la que el módulo de control de misión (9) permite suministrar más o menos potencia eléctrica al sistema de potencia (8) para mantener en funcionamiento al propulsor eléctrico (2) , a la estructura eléctrica pulsante de la red de cables conductores (1) y al cátodo central (3). Un dispositivo optativo como es el acelerómetro (7) muestra al módulo de control de misión cuál es el empuje real que necesita el vehículo para llevar a cabo la maniobra orbital. La figura 6 representa un diagrama de la invención según el modo de realización 2, en la que el módulo de control de misión (9) permite suministrar más o menos potencia eléctrica al sistema de potencia (8) para mantener en funcionamiento al propulsor eléctrico (2) , a la estructura eléctrica pulsante de la pared (1 1) , y al cátodo central (3). Un dispositivo optativo como es el acelerómetro (7) muestra al módulo de control de misión cuál es el empuje real que neces ita el vehículo para llevar a cabo la maniobra orbital. Descripción detallada de la invención Los parámetros de entrada conocidos son la distancia d que puede alcanzar el flujo dirigido de iones y el ángulo de divergencia a del flujo de iones. Por lo que se refiere a los parámetros de salida, tenemos la fuerza Fp que es proporcionada por el propulsor iónico y F, v la fuerza producida por la transferencia de momento en la repulsión del flujo de iones por la estructura eléctrica pulsan te; red de cables conductores (1) o pared ( 11). A continuación se explica el funcionamiento de la invención según varios modos de realización de la misma. Para ello se enumeran todos dispositivos que están invo lucrados en el diseño de la invención según los diferentes modos de realización son: Red de cables cOllductores positivamel1fe polarizados (1) : alojados a una distancia apropiada. La red de cables conductores genera una superficie eléctrica pulsante que produce un intercambio de momento con el flujo de los iones dirigidos por el propulsor eléctrico (2) , generando una fuerza F, v en sentido contrario a Fp. Para un suficiente número de cables la fuerza neta es prácticamente F, v. Dada la característica pulsante de la red y para evitar la modificación del flujo de los iones en direcciones perpendiculares al flujo inicial se utili za una disposición de Jos cables conductores (1) totalmente simétrica; esto es, que cada pareja de cables se encuentran enfrentados con el nexo común del cátodo central como se muestra en la figura 1. La red de cables conductores (1) será alimentada por una fuente de alimentación variable por pulsos. Pared eléctrica jJulsGl1te (11 ) : alojada a una distancia apropiada. El potencial pulsante de la pared (11) , generado por una fuente de alimentación variable por pulsos, produce un intercambio de momento con el flujo de los iones dirigidos por el propulsor eléctrico (2) , generando una fuerza F, v en sentido contrario a Fp. La pared sería más sencilla de producir industrialmente e incorporarla a la invención. /0 /5 Propulsor eléctr¡co (2) : es un sistema que ioniza átomos de argón, mercurio, xenón o kriptón mediante la exposición de electrones provenientes de un cátodo, y acelera los iones producidos al pasar éstos a través de rejillas cargadas antes de expulsarlos generando una fuerza Fp en sentido contrario al de la eyección de los iones. Cátodo eyeclor de electrones (3) : para mantener la estructura polarizada; red de cables positivamente polarizados (1) o pared (1 1). Con la puesta en funcionamiento de la invención los electrones que se encuentran en el plasma generado por el propulsor eléctrico (2) son recogidos por la estructura eléctrica pulsante; red de cables positivamente polarizados (1) o pared (11) , y deben ser eyectados al exterior. Se puede considerar cualquier tipo de método para mantener la estructura polarizada: contactor de plasma, cátodo por emisión termiónica y redes de emisión por efecto de campo. En la presente invención se considerará un cátodo por emisión termiónica. Este método es el utilizado por los cables electrodinámicos y por los veleros electro-solares para mantener la red de cables positivamente polarizados. Los electrones pueden ser emitidos en cualquier dirección exterior, por ejemplo a lo largo del eje central. Sistema de palencia (8) : Proporciona la potencia necesaria para alimentar la estructura polarizada pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11 ) , propulsor iónico (2) , cátodo central (3) y a los instrumentos de medida a bordo del vehículo. Puede ser cualquiera: paneles solares, amarras electrodinámicas, sistema nuclear, fuentes de alimentación de alto voltaje, etc. Debe de incluirse también un regulador de control para suministrar la potencia eléctrica que requiere la estructura polarizada pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11) , el propulsor iónico (2) , y el cátodo (3). Para la estructura polarizada pulsante; red de cables conductores (1) o pared (11 ) , se utilizará una fuente de alimentación variable por pulsos. Elementos laterales de unión (5) : unen la estructura cilíndrica (10) con la estructura anular (4) no conductora. Los elementos laterales de sujeción deben ser de un material metálico de gran robustez con una capa no conductora. Tapa 110 conductora (6) : encierra a la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) o pared ( 11) , en la cara exterior de la invención, evitando que los electrones que son expulsados por el cátodo (3) sean recogidos otra vez por la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores (1) O pared ( 11). Dispositivos opcionales: Acelerómetro (7) : para medir la aceleración que produce el sistema propulsivo de la presente invención, cuando se modifica el potencial suministrado a los cables conductores o la potencia eléctrica del propulsor iónico. Gral10s cargados: añadidos en el plasma formando un plasma granular. Los granos son pequeñas esferas de material conductor de tamaño variable; del orden de micrómetros. Estos granos cargados serán repelidos por la estructura eléctrica pulsante; red de cables conductores ( 1) o pared ( 11). Modo de realización 1: Como se manifiesta en la figura 1, la invención, que se implanta en un vehículo espacial, posee un sistema de generación de potencia (8) y un sistema de eyección de un flujo de iones de baja velocidad (2) dirigido hacia una red de cables (1) polarizados positivamente de potencial pulsante, que repelen a los iones hacia el interior para generar una transferencia de momento que propulsa todo el sistema. El propulsor eléctrico de bajo impulso (o una simple descarga eléctrica) eyecta iones y produce un empuje Fp en la dirección descrita por la Figura l. La transferencia de momento de los iones sobre la estructura de potencial pulsante; red de cables conductores (1) proporciona un empuje FN contrario a Fp_Como el empuje generado por la estruCUlra de potencial pulsante; red de cables conductores (1) , es mucho mayor que el conseguido por el propulsor eléctrico (2) se produce una aceleración en la dirección de F, v como se muestra en la Figura l. El regulador en el sistema de potencia controla la velocidad de eyección del flujo de iones y el potencial variable con el que se mantiene el potencial pulsante de la red de cables conductores (1). Una tapa no conductora (6) , con abertura central por donde aparece el cátodo (3) , se acopla a la estructura anular (4) que cubre la red de cables conductores (1). Sobre la estructura cilíndrica (10) cerrada en un extremo se posiciona centralmente el propulsor eléctrico (2). La estructura cilíndrica (lO) y la estructura anular (4) se unen por medio de elementos de sujeción no conductores (5). Modo de realización 2: Como se manifiesta en la figura 2, la invención, que se implanta en un vehículo espacial, posee un sistema de generación de potencia (8) y un sistema de eyección de un flujo de iones de baja velocidad (2) dirigido hacia una pared (1 1) de potencial pulsante, que repele a los iones hacia el interior, para generar una transferencia de momento que propulsa todo el sistema. El propulsor eléctrico de bajo impulso (o una simple descarga eléctrica) eyecta iones y produce un empuje Fp en la dirección descrita por la Figura l. La transferencia de momento de los iones sobre la pared (11 ) de potencial pulsante, proporciona un empuje FNcontrario a Fp. Como el empuje generado por la pared (11) de potencial pulsante es mucho mayor que el conseguido por el propulsor eléctrico (2) se produce una aceleración en la dirección de F, v como se muestra en la Figura 2. El regulador en el sistema de potencia controla la velocidad de eyección d.eI flujo de iones y el potencial con el que se mantiene polarizada la pared (1 1) de potencial pulsante. Una tapa no conductora (6) , con abertura central por donde aparece el cátodo (3) , se acopla a la estructura anular (4) que cubre la pared (11 ). Sobre la estructura cilíndrica ( lO) cerrada en un extremo se posiciona centralmente el propulsor eléctrico (2). La estructura cilíndrica (10) y la estructura anular (4) se unen por medio de elementos de sujeción no conductores (5). Modo de realización 3: Se considera cualquier modo de realización 1 ó 2, con la peculiaridad de utilizar un propulsor iónico (2) sin rejillas de aceleración de los iones, de tal forma que solo existe un plasma donde la estructura de potencial pulsante; red de cables conductores (1) o pared (1 1) , producirá una repulsión de los iones hacia el interior. Como el sistema se encuentra prácticamente abierto; solamente se encuentran los elementos de sujeción no conductores (5) , los iones repelidos hacia el interior pueden salir finalmente hacia el exterior. Modo de realización 4: Se considera cualquier modo de rea lización 1, 2 ó 3, con la peculiaridad de añadir en el plasma granos cargados. La estructura de potencial pulsan te; red de cables conductores (1) O pared (11) , repelerá a los iones junto con los granos cargados positivamente hacia el interior. Suponiendo una carga de pago como la de Juno, con una masa de 1600 kg, Y un sistema como el de la presente invención con un empuje efectivo de ION, un vehículo espacial lanzado desde la Tierra alcanzaría Júpiter en unos 4 meses, que sería bastante inferior en comparación a los 5 años que requiere la actual misión Juno de la NASA.

Publications:
ES2597255 (17/01/2017) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
ES2597255 (02/11/2017) - B1 Patente de invención

Événements:
Au 14/07/2015, Registro Instancia de Solicitud a été faite
Au 14/07/2015, Admisión a Trámite a été faite
Au 14/07/2015, 1001P_Comunicación Admisión a Trámite a été faite
Au 27/07/2015, Continuación del Procedimiento a été faite
Au 31/07/2015, Publicación Continuación del Procedimiento e Inicio IET a été faite
Au 03/08/2015, IET1_Petición Realización IET a été faite
Au 06/11/2015, Realizado IET a été faite
Au 19/11/2015, Informe Estado de la Tecnica a été faite
Au 19/11/2015, 1109P_Comunicación Traslado del IET a été faite
Au 17/01/2017, Publicación Solicitud con IET a été faite
Au 17/01/2017, Publicación Folleto Solicitud con IET (A1) a été faite
Au 03/05/2017, Reanudación Procedimiento General de Concesión a été faite
Au 09/05/2017, Publicación Reanudación Procedimiento General de Concesión a été faite
Au 01/08/2017, Publicación Traslado Observaciones del IET a été faite
Au 24/10/2017, Sin Modificación de Reivindicaciones a été faite
Au 25/10/2017, Concesión a été faite
Au 25/10/2017, 1203P_Notificación Concesión por Procedimiento General de Concesión a été faite
Au 02/11/2017, Publicación concesión Patente PGC a été faite
Au 02/11/2017, Publicación Folleto Concesión a été faite
Au 20/01/2018, Entrega título a été faite

Paiements:
03/08/2015 - Pago Tasas IET
18/01/2018 - Pago Tasas Concesión

Information sur l'enregistrement du brevet national par Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante avec le numéro P201531029

L'enregistrement du brevet national par Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante avec le numéro P201531029 a été demandé à la 14/07/2015. C'est un record dans Espagne, donc ce disque n'offre pas de protection dans le reste des pays. L'enregistrement Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante avec le numéro P201531029 a été demandé par ANTONIO SÁNCHEZ TORRES.

Autres inventions demandées par Antonio SÁNCHEZ TORRES

Il est possible de connaître toutes les inventions demandées par Antonio SÁNCHEZ TORRES, parmi lesquelles figure l'enregistrement de brevet national par Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante sous le numéro P201531029. Si vous souhaitez en savoir plus sur les inventions demandées par Antonio SÁNCHEZ TORRES, cliquez ici.

Brevets en Espagne

Il est possible de connaître toutes les inventions publiées dans Espagne, parmi lesquelles l'inscription brevet national par Sistema de propulsión espacial por modificación eléctrica pulsante. Notre site web www.patentes-y-marcas.com offre un accès aux publications de brevets en Espagne. Connaître les brevets enregistrés dans un pays est important pour connaître les possibilités de fabrication, de vente ou d’exploitation d’une invention dans un pays.