El documento describe los diferentes tipos de motores espaciales que han evolucionado a través del tiempo para permitir la exploración humana del sistema solar. Estos incluyen motores cohete termonucleares, propulsores de iones, motores de plasma como el VASIMIR y velas solares. La empresa SpaceX ha desarrollado motores reutilizables como el Raptor, Merlin y Draco para hacer que las misiones espaciales sean más asequibles.

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MOTORES ESPACIALES
Charles Darwin Andrade Reyes∗, Alvaro Gabriel Casierra Cotera†, Daniela Patricia Bulla Asqui ‡, Oscar Manuel
Buri Zaruma §, Edwin Estalin Guaman Chuquitarco ¶
Escuela Superior Politécnica de Chimborazor
Email: ∗charles.andrade@espoch.edu.ec, †alvaro.casierra@espoch.edu.ec, ‡daniela.bulla@espoch,edu,ec, §oscar.buri@espoch.edu.ec,
¶estalin.guaman@espoch.edu.ec,
Abstract—Space engines from ancient times to the present
have evolved so that humans can explore the solar system. Given
this, different companies worldwide have chosen to invest in new
engine designs that allow me to reuse and not generate additional
expenses.
Index Terms—Orbit, Rocket, Aerospace, Metalox.
Resumen—Los motores espaciales desde tiempos antiguos a
la actualidad han evolucionado para que el ser humano pueda
explorar el sistema solar. Dado esto diferentes empresas a nivel
mundial han optado por invertir en nuevos diseños de motores
que me permitan reutilizar y no generar gastos adicionales.
Palabras claves—Orbita, Cohete, Aeroespacial, Metalox.
I. INTRODUCCIÓN
Los motores espaciales son esenciales para realizar
investigaciones en el espacio, dado que estos son la
base que impulsa a las aeronaves en misiones fuera del globo
terráqueo, estos pasan por diferentes etapas desde su despeje
hasta su punto final en el espacio. Existen diversos modelos
que se han desarrollado desde la antigüedad y en la actualidad
existen diversos proyectos de mejora.
Una de las empresas norteamericanas fundada por Elon
Musk (SpaceX)en la actualidad desarrolla diferentes prototipos
de naves aeroespaciales reutilizables con el fin de reducir
costos y a su vez aumentar su velocidad. Para lograr este
propósito ha optado por mejorar los motores Merlin, Raptor,
Draco donde uno tiene como propósito llevar 7 personas,
mientras la otra tiene como objetivo llegar a Marte , luna ,
etc.
II. MOTOR ESPACIAL
Los motores espaciales o de cohete estos son impulsados
por quı́micos y gases, que hace que se genere una combustión
quı́mica muy potente que tira el aire hacia abajo, y como
dicta la tercera ley de Newton toda fuerza corresponde otra de
igual magnitud en dirección contraria. Debido a esta reacción
permite alcanzar altas velocidades.
Este método de impulso viene desde el año 1926 donde
se realizó el primer lanzamiento por el fı́sico estadounidense
Robert Goddard. Sin embargo, un problema es el peso, esto
ocasiona un delicado equilibrio entre el impulso masa lo que
es necesario buscar alternativas más eficientes si queremos
explorar más allá de nuestro sistema solar.
1) SpaceX: Space Exploration Technologies Corporation
empresa estadounidense creada en 2002 por Elon
Musk dedicada al desarrollo de transporte aeroespacial.
Esta empresa tiende a utilizar los motores RAPTOR,
MERLIN, DRACO.
• RAPTOR: motor reutilizable de combustión por
etapas de metalox que impulsa el sistema de lanza-
miento starship. Los motores Raptor comenzaron las
pruebas de vuelo en los cohetes prototipo Starship
en julio de 2019, convirtiéndose en el primer motor
de cohete de combustión por etapas de flujo com-
pleto jamás volado.
Figura 1. Motores Raptor

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• MERLIN: utilizan RP-1 y oxı́geno lı́quido como
propulsores de cohetes en un ciclo de energı́a de
generador de gas. El motor Merlin fue diseñado
originalmente para su recuperación y reutilización.
• DRACO: es capaz de generar 90 libras de fuerza
en el vacı́o del espacio.
III. TIPOS DE MOTORES ESPACIALES
A. Motores Cohete Termonucleares
Figura 2. Motores Cohete Termonucleare.
Son motores de combustión interna es decir motores de
calor pues estos producen altas temperaturas en la masa
reactiva produciendo un gas caliente, el cual se produce
mediante el quemado de un combustible sólido, lı́quido o
gaseoso con un oxidante en una cámara de combustión. [1]
Al gas muy caliente se lo deja escapar a través de una
abertura capaz de hacer expandir el gas a una proporción
alta.[1]
Motor RD-180 de fabricación rusa (NPO Energomash).
También tienen la ventaja de que funcionan en vacı́o y no
contaminan. Lo que sale de su escape es, en su mayor parte,
vapor de agua sobrecalentado.[2]
El problema de los propulsores quı́micos es que necesitan
grandes cantidades de combustible. Las agencias espaciales
parchean este problema mediante tanques presurizados.[1]
B. Propulsores de iones
Son una buena alternativa para las misiones protagonizadas
por sondas espaciales de tamaño medio por su ventaja
carga-masa frente a los combustibles quı́micos tradicionales.
El principio por el que funcionan los propulsores de iones
Figura 3. Motores de iones.
se lo debemos al fı́sico Hermann Oberth en 1929, pero los
primeros prototipos no llegaron hasta los años 60. [3]
Desde entonces, las agencias espaciales han refinado bastante
este sistema de propulsión y han dotado con él a sondas
como la Deep Space 1, la Hayabusa o la Dawn. El propulsor
de iones más moderno de su categorı́a en la actualidad es el
X3 de la NASA.[3]
El X3 es un propulsor de iones de efecto Hall. Lo que hace
es emplear electricidad para crear campos magnéticos con
los que ionizar pequeñas cantidades de gases como el Xenon.
Los iones que salen despedidos de ese proceso son lo que
genera el impulso. Se trata de un propulsor que necesita
cantidades de combustible mucho más pequeñas, pero también
es mucho menos potente que los motores cohete con cámara
de combustión. En otras palabras, su ventaja es la eficiencia
energética, pero se quedan muy cortos en aceleración. A
menos que encontremos una manera de hacerlo más grande
y potente no nos servirá para viajes interestelares.[3]
C. Motores de plasma (Motor VASIMIR)
Figura 4. Motores de e plasma.
Motor de magneto plasma de impulso especı́fico variable.
Nació de la imaginación del ex-astronauta de la NASA
Franklin Chang Diaz en 1979. el peso de su desarrollo lo
lleva la empresa privada Ad Astra en colaboración con varias
agencias espaciales y centros de investigación.[1]
Es una versión en esteroides de los motores de iones. En
lugar de expulsar iones para generar impulso, el motor
VASIMIR emplea sustancias reactivas para generar plasma.
Eso genera muchı́simo más impulso, El propulsor de plasma

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no es suficiente para proporcionar la velocidad de escape
necesaria para abandonar la órbita terrestre y solo funciona en
vacı́o. En otras palabras, es un motor puramente espacial.[1]
Además, la cantidad de electricidad necesaria para ponerlo
en marcha es tan alta que básicamente necesita de su propio
reactor nuclear.[1]
D. Velas solares
Figura 5. Motores de e plasma.
En 2010, la agencia espacial japonesa probó por primera
vez en el espacio velas solares. Presenta viabilidad de un
sistema hı́brido de velas solares y motores icónicos. El
principio por el que funcionan las velas solares es que,
aunque las partı́culas de radiación solar no tienen masa, sı́
que tienen momento, y esa magnitud ejerce la suficiente
presión como para interactuar con la materia y generar un
impulso leve, pero acumulable en el vacı́o del espacio.[3]
IV. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE MOTORES ESPACIALES
Ventajas
• Es el motor más potente en relación a su peso.
• No tiene partes móviles, lo que lo hace muy resistente.
• No requiere lubricación ni enfriamiento.
• Es el motor más fiable en cuanto a fallos mecánicos.
• Su reacción es instantánea.
• No pierde potencia con el uso.
• No utiliza oxı́geno atmosférico, por lo que es susceptible
de ser utilizado en aplicaciones espaciales.
• Es el más sencillo de los motores en su funcionamiento.
Desventajas
• Es el motor que más ruido produce, ya que es el único
cuyo escape es supersónico.
• Es el motor que más combustible consume.
• En los motores de propergol sólido, una vez comenzada
la reacción, ésta no se puede detener.
V. FUNCIONAMIENTO DE LOS MOTORES ESPACIALES
Desde mediados del siglo XX se ha desarrollado una forma
de propulsión espacial alternativa a la quı́mica, conocida
como propulsión eléctrica o por plasma. Estos motores, en
lugar de depender de la energı́a de un combustible, utilizan
potencia eléctrica para acelerar directamente el propulsante.
De esta forma es posible superar con creces el impulso
especı́fico de los motores quı́micos, llegando fácilmente
a 20-40 km/s. Esto supone un enorme ahorro de masa y
hace posibles viajes irrealizables con cohetes tradicionales. [2]
Figura 6. Motores del lanzador Falcon 9 de SpaceX
Para ello, primero se ioniza el propulsante, convirtiéndolo
en un plasma (una sopa de iones y electrones libres), para
después acelerarlo con campos eléctricos y magnéticos. En
este principio se basan una gran variedad de tecnologı́as
diferentes, como por ejemplo los exitosos motores de efecto
Hall y los motores de iones. [2]
La conductividad eléctrica del plasma es muy elevada, y
ello se debe a la presencia de cargas eléctricas libres (los
iones y los electrones), que se ven afectadas cuando se
encuentran dentro de un campo electromagnético. [4]
Figura 7. Diagrama esquemático de un propulsor de efecto Hall.
Un propulsor de efecto Hall, a veces denominado propulsor
de plasma estacionario (SPT) o motor de plasma estacionario,
es un tipo de propulsor de plasma (generalmente en forma
de anillo) que utiliza un campo eléctrico para acelerar iones.

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Se dice que es el efecto Hall porque utiliza un campo
magnético para atrapar electrones que se utilizan para ionizar
un gas. Estos iones luego se aceleran y crean repulsión. Se
clasifica como propulsión eléctrica para sistemas espaciales.[3]
Se pueden utilizar diferentes gases en estos tipos de
propulsores. De estos, el xenón es el más utilizado.
Otros gases incluyen criptón , bismuto , argón , yodo ,
magnesio y zinc . Estas máquinas son capaces de acelerar
a velocidades de 10 km/s a 80 km/s. La mayorı́a de los
modelos están clasificados entre 15 y 30 km/s, dando pulsos
especı́ficos de 1000-8000 segundos y 1500-3000 segundos
respectivamente.[3]
Figura 8. Propulsor de efecto Hall de xenón de 6 kW
El color resultante de la excitación de los átomos
perceptibles a la salida del propulsor depende del gas
utilizado. Entonces, por ejemplo, el modelo de xenón produce
un color azulado. Las aplicaciones de dichos motores son
principalmente para controlar la orientación y posición de
satélites en órbita y también como motor primario para robots
espaciales de tamaño mediano.[3]
VI. CONCLUSIONES
• En conclusion, se dice que en la actualidad hay di-
versas empresas que estan enfocadas a la investigacion
y desarrollo de nuevos modelos de motores espaciales,
como en el caso de SpaceX quien tiene varios desarrollos
enfocados a visitar otros planetas y como a su vez
reutilizar el motor como el caso del motor raptor que
impulsa el sistema Starship.
• La propulsión eléctrica es un campo de investigación muy
activo, la apuesta por la propulsión eléctrica es clara: los
motores Hall son la base para las futuras expediciones al
espacio.
• Los motores espaciales se clasifican en tres grupos: los
teóricos, reales y en desarrollo dentro de los reales se
encuentran Motores cohete termonucleares, Propulsores
de iones,Motores de plasma (Motor VASIMIR), Velas
solares.
REFERENCIAS
[1] NORD MOTORREDUCTORES S.A., INFORMACIÓN TÉCNICA
MOTORES SÍNCRONOS. 08211 Castellar del Vallès (Barcelona).
https://www.nord.com/media/documents/bw/ti60 0001 6092012 es 4820.pdf.
[2] MERINO M., Los motores que conquistan el espacio, Available:
https://theconversation.com/los-motores-que-conquistan-el-espacio-
140352, 16 Junio, 2020.
[3] LOZADA J., Propulsor de efecto Hall, Available:
https://es.frwiki.wiki/wiki/Propulseur-C3A0-effet-Hall, 8 Marzo, 2021.
[4] HERRERO A., Motores iónicos de efecto Hall, Available:
https://almadeherrero.blogspot.com/2007/11/motores-inicos.html, 6
Noviembre, 2007.
[5] CARLOS ZAHUMENSZKY, Motores espaciales. Tipos de motores espacia-
les, Available: https://es.gizmodo.com/15-motores-espaciales-increibles-
que-algun-dia-nos-llev-1832646149