El futuro de los cohetes espaciales se escribe en España: así es el revolucionario motor que cambiará las reglas del juego

Pangea Aerospace es una startup aeroespacial especializada en el desarrollo de sistemas de propulsión (motores) para cohetes y satélites. La compañía, fundada en 2018, dispone de sede en Barcelona y Toulouse y actualmente emplea a cerca de 40 profesionales.

Lo que Pangea Aerospace tiene de especial es que ha logrado por primera vez en la historia encender un motor aerospike con biometano y oxígeno líquido. Esto, en palabras que todos podamos entender, significa que han desarrollado una solución tecnológica para hacer que los vuelos espaciales sean más eficientes y sostenibles.

¿Por qué? En primer lugar, y puede que como punto más importante, estos motores permiten que los cohetes sean reutilizables. En segundo lugar, dado que las piezas se producen mediante impresión 3D, los modelos son fácilmente escalables. En tercer lugar, al utilizar combustibles verdes reducen un 50% la emisión de CO2 respecto los motores convencionales de queroseno.

Por si todo esto fuera poco, el sistema que Pangea Aerospace ha desarrollado necesita llevar menos combustible en el vehículo, lo que significa más espacio para carga útil —concretamente puede trasportar un 15% más—.

Así, según datos de la empresa, se mejora la rentabilidad de cada lanzamiento un 40%.

Con esta perspectiva, la startup española Pangea Aerospace se ha colocado en una posición dominante que probablemente le catapultará a ser uno de los grandes players del sector, liderando el futuro de la industria aeroespacial y de los sistemas de propulsión.

'Let it Burn'

Es la frase que se puede leer cuando llegas a las instalaciones de la compañía en Barcelona. “No hemos reinventado la rueda”, asevera el cofundador y CEO, Adrià Argemí. Lo que sí han hecho es ‘repensar’ la manera en la que los motores aerospike pueden funcionar. 

Un poco de historia: este tipo de motor se empezó a investigar en los años 60-70 del siglo pasado, la ‘época dorada’ del sector aeroespacial, sobre todo porque, en palabras del directivo, parecía que “el dinero para la NASA era infinito”. El interés por esta tecnología radicaba en su eficiencia, ya que al ser más eficiente se consumía menos y, por lo tanto, más carga útil podía llevar tu cohete.

En aquel momento el programa Apolo, las míticas misiones lunares que hoy quieren retomar con Artemis, estaba en pleno auge y pensaban que con estos motores aerospike podrían llevar más carga a la Luna.

“Se consiguieron algunos desarrollos, probaron… pero lamentablemente la NASA terminó cancelando el programa Apolo y, con él, la investigación de estos motores”, explica Argemí.

Los aerospike se pusieron otra vez sobre la mesa en los años 90, cuando la NASA dio a la compañía aeroespacial Lockheed Martin un proyecto para construir un nuevo vehículo espacial. El CEO de Pangea Aerospace comenta que “quisieron innovar en demasiadas cosas”, ya que la nave llevaba motores diferentes, pero también se lanzaba de forma diferente, apostando por una propuesta en una sola etapa —sistemas Single Stage To Orbit (SSTO)—. Así que el X-33, nombre con el que se había bautizado, terminó también por cancelarse.

De esta forma, los motores aerospike se convirtieron en la gran promesa, el Santo Grial de la industria aeroespacial que nadie lograba desarrollar. Hasta hoy.

Un 15% más eficientes

Los motores para cohetes que históricamente se han utilizado en la industria tienen forma de campana y, básicamente, funcionan quemando combustible y comburente y generando una fuerza que, por la tercera Ley de Newton —acción y reacción—, expulsa gases por un lado y se mueve en la dirección contraria. Por lo tanto, puede subir hacia arriba.

“Con nuestra innovación en este tipo de motores, podemos, de entrada, conseguir un 15% de eficiencia más. Los aerospike son más eficientes porque trabajan siempre de manera óptima. ¿Qué quiere decir eso? Un motor cohete normalmente se diseña para que funcione de manera óptima solo a una altitud, por debajo de la cual y por encima de la cual no estás aprovechando toda la energía de la combustión, en este caso, para hacerla efectiva en empuje. Nuestro motor sí lo consigue, gracias a su geometría —forma en ‘V’— permite que los gases se expandan libremente y aprovecha la energía durante toda su trayectoria, desde el nivel del mar hasta el vacío”, explica.

Esto implica otra cosa más: no necesitas diseñar diferentes motores para las diferentes etapas del vuelo de tu vehículo espacial, como hasta ahora se está haciendo.

“Puedes tener un mismo motor que funcione a nivel del mar y te lleve al espacio sin tener que diseñar uno para tu primera etapa, es decir, para cuando lo enciendes a nivel del mar, y otro optimizado para el vacío”, detalla Argemí. “Es la primera vez que podemos diseñar un motor para que funcione con muchísimos lanzadores distintos”, añade.

De nuevo, las implicaciones que esto tiene son enormes, ya que permite la escalabilidad de la tecnología: “Actualmente, cuando haces un lanzador es un lanzador con uno o varios motores asociados a las diferentes necesidades de ese lanzador. Nosotros lo que queremos es crear un motor que se pueda ‘acoplar’ lo más fácil posible con cualquier tipo de lanzador. No es que sea una pieza de Lego, pero casi”, bromea.

Este planteamiento en la fabricación tiene ventajas no solo económicas, sino también de gestión: “Para imprimir el motor que demostramos hace un año y medio, sus dos piezas, tardamos solo quince días”.

Por qué el aerospike es el Santo Grial de la aeronáutica

En primer lugar, porque, tal y como valora Argemí, son clave para conseguir la verdadera gran promesa de la industria aeroespacial: los sistemas SSTO, lanzadores capaces de alcanzar el espacio con una única etapa. Serían cohetes completamente reutilizables.

No obstante, mientras esto se consigue, se ha demostrado ya que se pueden reutilizar los cohetes si son bietapa. Y en estos los motores aerospike también tienen trabajo que hacer.

“Por ejemplo, gracias a su forma en ‘V’, el motor aerospike puede utilizarse como escudo térmico cuando el vehículo entra en la atmósfera”, señala el CEO de Pangea Aerospace.

Esto permite que las segundas etapas sean reutilizables y entrar en una nueva era en la que se aprovechan todos los desarrollos al máximo: “Lo que se hacía antes, que los cohetes fueran de usar y tirar, millonadas que duraban unos cuantos minutos, es insostenible”, añade.

Pero, además, esta tecnología puede llevar a nuevos casos de uso para los vehículos espaciales. “Si nuestra segunda etapa regresa, puedo ir a la órbita, dejar un satélite y, en lugar de que mi nave se desintegre, recoja otro satélite en esa misma órbita y vuelva a la Tierra. Esto sería útil, por ejemplo, en la industria farmacéutica, hay muchos fármacos que se están haciendo ya en microgravedad y que sale más rentable hacerlos en microgravedad a pequeña escala”, dice Argemí.

Conseguirlo no ha sido fácil

“Los retos que había históricamente en este tipo de motores eran varios, pero gracias a las tecnologías de hoy en día hemos podido solventarlo”, subraya el CEO de Pangea Aerospace.

En primer lugar, este tipo de motor crea muchísimo calor, es muy difícil de enfriar. “Los motores cohete, de manera tradicional, se han enfriado con el combustible, el combustible antes de quemarlo, igual que en un motor de coche, hay que poner agua en los radiadores y hay un sistema que transita este fluido para enfriarlo, pues pasa lo mismo en el motor cohete, pero no llevas un fluido extra, sino que es el mismo combustible que antes de ser quemado, lo pasas por una serie de canales de enfriamiento y luego lo inyectas en la cámara de combustión, quema y te produce el empuje necesario”.

En el caso del motor aerospike, como decíamos, se crea muchísimo calor al tener mayor superficie de combustión. En Pangea Aerospace han patentado una fórmula que utiliza ambos combustibles —combustible y comburente— la cual, unida a “un diseño bastante complejo”, permite canalizarlos dentro del motor para enfriarlo.

Otro reto importante, continúa explicando Argemí, era desarrollar todo esto a bajo coste. “La industria espacial se caracteriza porque todo sea muy, muy caro”. Esto lo han conseguido gracias a la fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D.

Este proceso permite crear un objeto físico (3D) mediante la superposición de capas de material a partir de un modelo digital. “Con la fabricación aditiva puedes hacer unas formas muy raras y muy complejas que no podrían hacerse con el método de fabricación tradicional sustractiva”.

Gracias a esta forma de fabricar, la compañía ha podido crear ese diseño “bastante complejo” que nos mencionaba el directivo. Pero, además, desarrollar sus motores mediante la impresión 3D les ha facilitado probar e iterar rápidamente si algo no funcionaba.

La última barrera que menciona Argemí ha sido que cuando empezaron a diseñar el motor aerospike no existía todavía el material en que querían imprimirlo. “Se trata de un material de base de cobre diseñado por la NASA del que tenemos la exclusividad en Europa, que te permite extraer con más facilidad el calor de la cámara de combustión”.

La reutilización de los cohetes, algo que hace 10 años hacía reír a la industria

Literalmente. Tal y como cuenta el CEO de Pangea Aerospace, hace solo una década, cuando ibas a reuniones o eventos del mundo de la aeronáutica y mencionabas a Elon Musk, su SpaceX y sus cohetes reutilizables la gente se echaba las manos a la cabeza: “En Europa se reían, la palabra literal es reírse”.

En este sentido, reconoce el experto, Musk y SpaceX han hecho mucho por el sector, ya que han acelerado las cosas y establecido un cambio de paradigma, permitiendo que pequeñas empresas hayan podido acceder a la tecnología y al conocimiento y desarrollen sus ideas en mucho menos tiempo —la burocracia que acompaña a los grandes de esta industria, los llamados ‘legacy players’, impide que los procesos sean ágiles—.

No obstante, si esos grandes no se hubieran arriesgado e innovado hacia un terreno que entonces parecía una locura, los pequeños no habrían podido aplicar esas innovaciones y probar de la manera ágil que permite una startup.

“Que los lanzadores sean completamente reutilizables yo creo que es hacia donde tiende el sector y cualquier empresa de esta industria que no esté pensando en sistemas de recuperación y reutilización a futuro lo tiene difícil”, afirma Argemí. 

Horizontalizar el sector: un reto que apuesta por la especialización

Hacer despegar las iniciativas privadas y comerciales del sector aeroespacial se hace cada vez más urgente: “Cada vez la demanda para subir cosas allá arriba es mayor. Para hacernos una idea, solo a nivel europeo y puramente institucional, hay más de 4 años de cola. Hoy en día hay satélites que están cogiendo polvo, literalmente”, menciona el CEO.

Para que esto no pase se tiene que dar, en opinión de Argemí, una horizontalización del sector: que cada uno haga lo que es bueno haciendo. “Nosotros somos buenos haciendo motores y eso es a lo que nos vamos a enfocar. Tenemos que darnos cuenta de que estamos en un mercado global, por tanto, cuanto más eficiente sea una solución, mejor para entrar en él”.

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