Como dijo Bill Emrich, uno de los principales ingenieros de cohetes de combustible nuclear de la NASA: “Elon Musk y otros quieren llevar gente a Marte y establecer una colonia allí. Si quieres ir a Marte y dejar gente en Marte, puedes hacerlo con cohetes químicos. Será un camino difícil pero posible. Pero si quieres traer gente de regreso a la Tierra, estás casi obligado a usar misiles nucleares. Y en la NASA estamos más interesados en traer gente a casa ".
La idea de los motores de cohetes nucleares, que surgió en la década de 1940, parecía extremadamente atractiva para muchos, ya que haría de los viajes interplanetarios una rutina diaria para nosotros. El tema resultó difícil, y ninguna de las potencias mundiales ha podido presumir todavía de un prototipo realmente funcional de un cohete con una instalación nuclear ... Aunque parece que no todo es tan desesperado: ¡la NASA nos ha preparado noticias interesantes sobre sus nuevos desarrollos! Ahora sobre todo en orden:
El combustible decide
Los reactores nucleares pueden producir la energía y el empuje necesarios para enviar rápidamente una gran nave espacial a Marte y, si se desea, incluso más allá. Es importante tener en cuenta que los motores nucleares están diseñados solo para viajes interplanetarios y no para su uso en la atmósfera de la Tierra: los cohetes químicos sacan el dispositivo de la órbita terrestre baja y solo entonces se activa el sistema de propulsión nuclear.
El desafío era hacer que estos motores nucleares fueran seguros y livianos. Como dijo el ingeniero jefe de gestión de tecnología espacial de la NASA, Jeff Sheehy, "la tecnología clave que debe mejorarse es el combustible". El combustible debe poder soportar temperaturas ultra altas y condiciones volátiles en un motor térmico nuclear. Dos empresas estadounidenses anunciaron recientemente que su combustible es lo suficientemente confiable para un reactor seguro, compacto y de alto rendimiento. De hecho, una de estas empresas ya ha proporcionado a la NASA un diseño conceptual detallado.
Un sistema de propulsión térmica nuclear utiliza la energía liberada por las reacciones nucleares para calentar hidrógeno líquido a unos 2.430 ° C, unas ocho veces la temperatura central de las centrales nucleares. El propulsor se expande y se expulsa a las boquillas a gran velocidad. Esto podría proporcionar el doble de empuje por masa de combustible que un cohete químico, permitiendo que los barcos de propulsión nuclear viajen más tiempo y más rápido. Además, una vez en un destino, ya sea Titán o Plutón, la luna de Saturno, el reactor nuclear puede cambiar de un sistema de propulsión a una fuente de energía, lo que permite que la nave envíe datos de alta calidad durante años.
Para obtener el empuje suficiente de un misil nuclear, anteriormente se requería uranio altamente enriquecido apto para armas. El combustible de uranio poco enriquecido utilizado en centrales eléctricas comerciales sería más seguro de utilizar, pero puede volverse frágil y degradarse cuando se expone a altas temperaturas y al ataque químico de hidrógeno altamente reactivo.
Tres meses y estás en Marte
La empresa de Seattle Ultra Safe Nuclear Corp. Technologies desarrolló el concepto de un nuevo motor de propulsión térmica nuclear (NTP) y lo entregó a la NASA. Los expertos prometen que su desarrollo permitirá llegar a Marte en solo tres meses. Según el director espacial de la compañía, Michael Eads, su motor conceptual es mucho más seguro que sus predecesores y puede producir el doble de impulso específico que sus homólogos químicos. Su característica de combustible será que tendrá una microcápsula totalmente cerámica para alimentar el reactor del motor, y también estará basada en uranio con un enriquecimiento superior al 5% e inferior al 20%, que funciona mucho mejor que el combustible para reactores de potencia, pero “no puede ser utilizado para propósitos nefastos, por lo que reduce en gran medida el riesgo de explotación ”, dice Eads.El combustible de la empresa contiene partículas microscópicas de combustible de uranio recubierto de cerámica dispersas en una matriz de carburo de circonio. Las microcápsulas atrapan los subproductos radiactivos de la fisión en el interior, permitiendo que escape el calor.
Otra empresa, BWX Technologies (Lynchburg, Virginia), que también coopera con la NASA, además de desarrollar diseños utilizando la forma de combustible anterior, ofrece una opción alternativa: combustible encerrado en una matriz metálica.
Las dos empresas ofrecen dos modelos diferentes para moderar los neutrones energéticos de la fisión con el fin de mantener una reacción en cadena para evitar daños en la estructura del reactor. BWX coloca sus celdas de combustible entre celdas de hidruro, y el diseño único de USNC-Tech incluye un moderador de metal berilio. “Nuestro combustible permanece intacto, resiste el hidrógeno caliente y la radiación, y no absorbe todos los neutrones del reactor”, dice Eads.
USNC-Tech ya ha hecho pequeños prototipos de equipos basados en su nuevo combustible y los ha entregado a la NASA para que los pruebe.
Bibliografía:
- GMT P. 23 D. 2020 | 16:00. Los cohetes de propulsión nuclear obtienen un segundo vistazo para viajar a Marte - IEEE Spectrum [recurso electrónico]. URL: espectro.ieee.org/aerospace/space-flight/nuclear-powered-rockets-get-a-second-look-for-travel-to-mars
- Nuclear Rockets the Future for Space Missions to Mars - ASME [recurso electrónico]. URL: www.asme.org/topics-resources/content/the-future-of-nuclear-rockets-for-space-travel