La industria espacial europea está atravesando una rápida pero silenciosa revolución: en lugar de los combustibles tóxicos que han sido el estándar durante décadas, se está volcando cada vez más hacia las llamadas soluciones "verdes". Uno de los nuevos productos más interesantes en este campo es ARIEL – un nuevo propulsor químico de 250 newtons de peróxido de hidrógeno desarrollado por la empresa española Arkadia Space bajo el paraguas del programa Future Launchers Preparatory Programme (FLPP) de la Agencia Espacial Europea (ESA). Se trata de un motor destinado a sistemas de control de reacción (Reaction Control System – RCS) de cohetes y naves espaciales, que combina un combustible más ecológico, un alto grado de fiabilidad y costes competitivos, apuntando a un segmento de mercado en el que Europa no tenía hasta ahora un producto disponible en serie de estas prestaciones.

Propulsor para el control preciso de naves espaciales

A diferencia de los motores de propulsión principales que generan grandes cantidades de empuje para que un cohete o nave llegue a la órbita o cambie de órbita, ARIEL está diseñado como un llamado propulsor de control de actitud. Tales motores están situados en diferentes partes del vehículo espacial y funcionan en ráfagas cortas o "encendidos" más largos y estables para girar, estabilizar u orientar con precisión la nave hacia la dirección deseada. Con su empuje máximo de unos 250 N, ARIEL podría mantener en el aire en la Tierra un saco de cemento de 25 kilogramos, lo que en el vacío del espacio se traduce en un manejo muy fino y controlado de grandes cohetes o satélites masivos.

Por qué el peróxido de hidrógeno reemplaza a la hidracina

La característica clave de este propulsor es la elección del combustible. En lugar de la clásica hidracina, que ha sido el estándar de facto en misiones espaciales durante décadas, ARIEL utiliza peróxido de hidrógeno altamente concentrado (High Test Peroxide – HTP) con una pureza de alrededor del 98%. El peróxido de hidrógeno como monopropelente se descompone en presencia de un catalizador en una mezcla caliente de vapor de agua y oxígeno, creando un chorro que genera empuje sin necesidad de un sistema de dos componentes (bipropelente). Esto simplifica todo el sistema de alimentación, reduce el número de válvulas, tuberías y tanques, y aumenta simultáneamente la seguridad en las operaciones en tierra y en órbita.

La hidracina es, por otro lado, una sustancia extremadamente tóxica y cancerígena, cuyo almacenamiento, manipulación y transporte requieren equipos de protección costosos, instalaciones especializadas y procedimientos estrictamente regulados. Las tripulaciones en las rampas de lanzamiento no deben acercarse a ella sin trajes de protección completos con su propio sistema de suministro de aire, y las posibles contaminaciones ambientales representan un riesgo grave. Por ello, la industria espacial lleva años buscando alternativas que mantengan la usabilidad de la hidracina, pero con menor impacto en la salud humana y el medio ambiente. ARIEL ocupa precisamente este nicho, como uno de los primeros propulsores monopropelentes de peróxido de hidrógeno de esta clase de empuje desarrollados en Europa.

Desarrollo rápido con el apoyo del programa FLPP de la ESA

El programa FLPP, en el marco del cual surgió ARIEL, está concebido como una especie de incubadora de tecnologías para futuros sistemas de lanzamiento europeos. A través de él, la ESA apoya financiera y técnicamente a empresas que desarrollan componentes y subsistemas con potencial para su aplicación en futuros cohetes, aviones espaciales o misiones espaciales avanzadas. En el caso de Arkadia Space, el primer contrato para el desarrollo y prueba de ARIEL se firmó en junio de 2023, y solo siete meses después el motor estaba listo para el primer encendido en el banco de pruebas. En menos de dos años desde la firma del contrato, ARIEL alcanzó, tras una serie de pruebas, el nivel de madurez tecnológica TRL 6, lo que significa que la tecnología ha sido demostrada en un entorno relevante y está lista para pasar hacia la cualificación y aplicaciones comerciales.

Centro de pruebas en Castellón y extensa campaña de ensayos

La campaña de pruebas se llevó a cabo en el Arkadia Space Test Center situado en el aeropuerto de Castellón en España, donde la empresa construyó su propia instalación especialmente adaptada para la prueba de propulsores de empuje medio y tiempos de funcionamiento más largos. El banco de pruebas y la infraestructura de apoyo deben soportar no solo pulsos cortos, sino también "quemados" continuos de varios minutos de duración, con ciclos repetidos de encendido y apagado, cambios de presión y temperatura y mediciones en condiciones cercanas al vacío del espacio. Tales pruebas permiten a los ingenieros caracterizar con precisión el comportamiento del motor, optimizar el diseño de la cámara de combustión, el lecho catalítico y el inyector, y confirmar la fiabilidad en condiciones cercanas al vuelo real.

Rendimiento del motor confirmado por pruebas exhaustivas

ARIEL demostró durante esa campaña una serie de rendimientos clave. Logró un impulso específico del orden de 180 segundos en el vacío, lo que lo sitúa entre los propulsores monopropelentes "verdes" competitivos en el mercado. El motor es capaz de funcionar continuamente hasta cinco minutos en un solo encendido, sin signos de degradación o caída de rendimiento, lo cual es importante para maniobras como el frenado activo, la desorbitación o la transferencia a otra órbita. Al mismo tiempo, puede funcionar en ráfagas muy cortas y extremadamente precisas de solo 40 milisegundos, que son típicas para el control fino de la actitud de la nave durante fases como la separación de etapas del cohete, maniobras orbitales o la preparación para la entrada en la atmósfera.

Durante las pruebas, un motor individual realizó más de 2000 pulsos y consumió más de 100 kilogramos de peróxido de hidrógeno, lo que da una base estadística sólida para la evaluación de la fiabilidad. Además del propulsor en sí, el proyecto incluye prototipos de tanques de combustible y un sistema de alimentación que puede funcionar en el llamado modo "blowdown": a medida que aumenta el consumo de HTP, parte del peróxido de hidrógeno pasa espontáneamente a la fase gaseosa y con su presión empuja el líquido restante hacia la cámara del motor. Esto reduce la necesidad de gas de presurización adicional (como helio), lo que a su vez simplifica el sistema y reduce la masa.

Ventajas del peróxido de hidrógeno en la práctica

El peróxido de hidrógeno como combustible también trae toda una serie de ventajas adicionales. En comparación con la hidracina, el HTP ofrece un nivel competitivo de impulso específico, aunque en algunas configuraciones es ligeramente inferior, pero esto se compensa con una arquitectura de sistema más simple, menores costes y menores requisitos de seguridad. Además, el peróxido de hidrógeno es más barato, comercialmente disponible en numerosos sectores industriales y, con las medidas de precaución adecuadas, es considerablemente menos peligroso para las personas y el medio ambiente. A diferencia de la hidracina, que se clasifica como residuo muy peligroso y requiere procedimientos complejos de eliminación, los productos de descomposición del peróxido de hidrógeno son agua y oxígeno, lo que facilita significativamente toda la logística.

Desde la perspectiva de la infraestructura terrestre, la transición al peróxido de hidrógeno significa preparaciones de misión más cortas, una necesidad reducida de trajes y equipos de protección especiales, menos barreras administrativas y menores costes operativos. Es precisamente por eso que cada vez más agencias espaciales y operadores de satélites consideran o ya implementan sistemas de propulsión "verdes", ya sea en forma de motores monopropelentes de peróxido de hidrógeno o en combinación con otros combustibles en configuraciones híbridas o bipropelentes. ARIEL se posiciona como una de las herramientas que permite a la industria europea ponerse al día con esta tendencia y simultáneamente reducir la dependencia de proveedores externos de tecnologías clave.

Desafíos técnicos: catalizador y fabricación aditiva

Desde el lado técnico, el desarrollo de un propulsor monopropelente fiable de peróxido de hidrógeno no es una tarea trivial. El mayor desafío radica en el desarrollo de un lecho catalítico que debe soportar ciclos repetidos de descomposición del HTP, altas temperaturas y posibles contaminantes, manteniendo un rendimiento estable durante toda la vida útil del motor. Arkadia Space, en el marco del proyecto ARIEL, con el apoyo de expertos de la ESA en propulsión de cohetes, optimizó la geometría de la cámara, la selección de materiales y la configuración de elementos catalíticos para reducir la caída de presión, prevenir sobrecalentamientos locales y asegurar que la descomposición del combustible se realice de manera controlada y repetible, desde el primero hasta el último encendido.

Otro componente importante en el diseño de propulsores de esta clase es la posibilidad de impresión 3D de ciertas piezas, con lo que se reduce el número de uniones, se acorta el tiempo de producción y se facilitan las modificaciones de diseño. Arkadia desarrolló parte de sus propulsores precisamente con la fabricación aditiva en mente, lo que coincide con la tendencia general en la industria espacial donde cada vez más piezas críticas – desde inyectores hasta estructuras portantes – se fabrican en impresoras 3D adaptadas al uso de aleaciones de alta temperatura. Tal enfoque permite también una adaptación más fácil a diferentes configuraciones de cohetes o satélites, ya que ciertos elementos pueden rediseñarse y reimprimirse rápidamente.

Del demostrador al producto comercial

ARIEL no se queda solo en la fase de demostrador. Ya durante 2025, la tecnología comenzó a recibir aplicaciones comerciales concretas. Arkadia Space firmó su primer contrato totalmente comercial con la empresa francesa MaiaSpace, que desarrolla una nueva generación de cohetes europeos pequeños y parcialmente reutilizables. Los propulsores ARIEL de 250 N fueron seleccionados para el sistema de control de reacción (RCS) en su vehículo de lanzamiento, donde asegurarán un control preciso de la orientación del cohete después del despegue, durante las fases de separación de etapas y el eventual retorno de partes del cohete para su reutilización. Para Arkadia, este contrato significa la confirmación de la madurez de la tecnología y el comienzo de la entrada en el mercado como proveedor de componentes de propulsión clave.

Según datos técnicos disponibles públicamente, ARIEL está hoy categorizado en el nivel de madurez tecnológica TRL 8, lo que implica que el sistema está en un alto grado de madurez y muy cerca del uso operativo y en serie completo. La cualificación de vuelo está planeada para finales de 2025, lo que, tras la finalización exitosa del proceso, abriría la puerta a una introducción más amplia del motor en futuras plataformas de lanzamiento y orbitales. El diseño del propulsor abarca un rango de empuje aproximadamente de 75 a 275 N, con un nominal de 250 N, un impulso mínimo bit menor a diez newton-segundos y un impulso total disponible de varios cientos de miles de newton-segundos durante su vida útil, con un número proyectado de pulsos superior a 10.000.

Cartera más amplia de propulsores verdes de Arkadia Space

En el trasfondo de este éxito comercial se encuentra también un paquete más amplio de proyectos de la ESA en los que participa Arkadia. Además de ARIEL, la empresa desarrolla también motores más pequeños, como el propulsor DARK de 5 newtons para maniobras orbitales precisas de satélites, cubriendo así todo el espectro de necesidades – desde el control fino de pequeños satélites hasta la provisión de estabilización y control de cohetes durante el lanzamiento. La empresa ya ha demostrado sus sistemas de propulsión de peróxido de hidrógeno en órbita, en misiones de proveedores comerciales de servicios de eliminación de basura espacial y mantenimiento de satélites, lo que consolida aún más el estatus de esta tecnología como una opción fiable para misiones operativas.

Contexto europeo y autonomía estratégica

A nivel de todo el sector, el cambio hacia propulsiones "verdes" tiene también implicaciones geopolíticas más amplias. Europa ha buscado activamente en los últimos años asegurar una mayor autonomía estratégica en el espacio, ya sea a través del desarrollo de sus propios cohetes y constelaciones de satélites, o mediante la inversión en nuevas generaciones de sistemas de propulsión. La dependencia de las importaciones de hidracina y las regulaciones asociadas, especialmente fuera de la UE, es una debilidad a largo plazo que tales proyectos buscan mitigar. El peróxido de hidrógeno, que se puede producir dentro de Europa, con barreras regulatorias considerablemente menores, encaja en la nueva estrategia industrial y de seguridad, y ARIEL concreta esta visión en forma de un producto que entra en uso comercial.

El aspecto ecológico no es secundario. Aunque la cantidad total de combustible que utiliza la industria espacial todavía no puede competir con el consumo global de combustibles fósiles en el transporte aéreo o por carretera, cada tecnología que reduce emisiones y riesgos es una ganancia para el medio ambiente. Las evaluaciones del ciclo de vida indican que el peróxido de hidrógeno como combustible puede reducir las emisiones hasta aproximadamente un 40% en comparación con la hidracina, si se observa toda la cadena desde la producción, el almacenamiento y el transporte hasta el uso y la eliminación. Al mismo tiempo, se reduce también el riesgo de contaminación ambiental en los alrededores de las rampas de lanzamiento o centros de pruebas, ya que las posibles fugas se descomponen en sustancias que los sistemas naturales toleran más fácilmente.

Aplicaciones para operadores de satélites y cohetes

Para los operadores de satélites y sistemas de lanzamiento, ARIEL y propulsores similares representan una forma de combinar una alta precisión orbital con una huella ecológica más aceptable y menores costes operativos. El control preciso de la actitud de la nave es clave, por ejemplo, para constelaciones de satélites en órbita terrestre baja, donde cada milisegundo de funcionamiento del propulsor puede significar la diferencia entre una posición óptima y subóptima en relación con el resto de la constelación. Dado que tales misiones requieren miles y miles de encendidos durante varios años de operación, la fiabilidad y la repetibilidad del rendimiento que ARIEL demostró en las pruebas se traducen directamente en ahorro de combustible, mayor vida útil de la nave y un servicio más estable para los usuarios finales.

Qué sigue para ARIEL y Arkadia Space

En los próximos años se espera un mayor desarrollo de la línea de productos ARIEL, incluyendo adaptaciones a diferentes requisitos de los clientes – desde cohetes reutilizables hasta grandes satélites y servicios orbitales. Existe también potencial para combinar el HTP con otros combustibles en sistemas híbridos o bipropelentes, donde la misma base técnica – tanques, válvulas y parte de la infraestructura de propulsión – podría servir como base para motores más complejos de mayor empuje. Pero ya ahora, como propulsor monopropelente de 250 newtons de peróxido de hidrógeno, ARIEL simboliza una nueva generación de tecnología espacial europea que se esfuerza por unir innovación, sostenibilidad y competitividad en el mercado.

Colaboración entre industria y agencia como acelerador del desarrollo

La colaboración entre la ESA y Arkadia Space en este proyecto muestra también cómo los programas institucionales europeos pueden acelerar el camino de la idea al producto. El contrato en el marco del FLPP dio a Arkadia no solo apoyo financiero, sino también acceso a expertos en propulsión de cohetes, procedimientos de prueba y estándares que se han perfeccionado durante décadas en grandes programas europeos como Ariane. Tal sinergia permite a empresas relativamente jóvenes evitar las habituales "enfermedades infantiles" e incorporar ya en las fases tempranas de desarrollo los requisitos relacionados con la certificación, la seguridad y la integración en sistemas espaciales complejos.

Para Arkadia Space, fundada hace solo unos años, ARIEL es también un billete de entrada al club de empresas que proporcionan en Europa tecnologías de propulsión clave. Tras una exitosa campaña de pruebas y validación en cooperación con la ESA, la firma del contrato con MaiaSpace representa la confirmación de que su enfoque hacia la propulsión "verde" tiene sentido no solo tecnológico, sino también empresarial. A medida que aumenta el número de lanzamientos y crece el interés por alternativas de propulsión más sostenibles y seguras, los propulsores como ARIEL podrían convertirse en una parte estándar de los cohetes y satélites europeos, con lo que el peróxido de hidrógeno se establecería definitivamente como un reemplazo serio para la hidracina en muchas aplicaciones.