Propulsión nuclear para viajar a Marte

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Hoy adaptamos el hilo «Propulsión nuclear para viajar a Marte» de OPERADOR NUCLEAR (@OperadorNuclear):

La @NASA y el Departamento de Energía @ENERGY de EE.UU. financian tres proyectos para diseñar un reactor nuclear de propulsión espacial que nos podría llevar a Marte. Te lo explico en un HILO.

El objetivo mejorar la eficiencia de los actuales cohetes de propulsión química y que nos permita explorar los confines del Sistema Solar. Los tres contratos, firmados en julio de 2021 establecen que los tres contratistas deben tener un diseño conceptual de reactor en un año.

La decisión se basa en un reciente informe favorable de las academias nacionales de EE.UU., aunque advierte la propulsión térmica nuclear (NTP) y la nuclear eléctrica (NEP) deben superar obstáculos para ser utilizadas en una misión tripulada a Marte a finales de la década de 2030.

Y no solo se trabaja en propulsión, sino también en suministro eléctrico para las misiones espaciales. En 2018 concluyeron en Nevada las pruebas de Kilopower, un reactor nuclear de fisión de uranio-235 que funcionó durante 28 horas, generando entre 3 y kW térmicos.

La NASA invertirá de 585 millones de dólares para avanzar en la propulsión nuclear. El sector militar también se apunta: @DARPA firmó un contrato de 22 millones de dólares con @GeneralAtomics para diseñar un sistema de propulsión térmica nuclear que se pondría en órbita en 2025.

MISIÓN A MARTE

El objetivo es conseguir un sistema seguro y eficiente de propulsión nuclear para acortar los tiempos de viaje. Las ventanas de lanzamiento aprovechando las posiciones orbitales óptimas de la Tierra y Marte se dan aproximadamente cada 26 meses.

En misiones tripuladas Marte, la duración de la misión, incluyendo los viajes de ida y vuelta, sería de más de tres años. Según la NASA, con los sistemas de propulsión nuclear los viajes se acortarían y los astronautas recibirían menos dosis de radiación cósmica durante el viaje.

La idea de la propulsión nuclear espacial no es una novedad en la NASA. Entre 1959 y 1972, la Oficina de Propulsión Nuclear Espacial de la agencia realizó 23 ensayos de reactor en las instalaciones de la Comisión de Energía Atómica (AEC) en Nevada.

La NASA y la AEC se emprendieron el programa NERVA (Nuclear Engine Rocket Vehicle Applications) para desarrollar reactores nucleares para cohetes, aunque los cambios de prioridades y los ajustes presupuestarios llevaron a la NASA a archivar estos trabajos a finales de 1972.

Wernher Von Braun, director del Marshall Space Flight Center, planteó en 1969 una misión a Marte con una tripulación de 12 astronautas en dos cohetes, cada uno impulsado por tres motores NERVA. La misión se lanzaría en noviembre de 1981 y aterrizaría en Marte en agosto de 1982.

PRECEDENTES

Entre 1961 y 1988, EE.UU. y la URSS utilizaron energía nuclear en satélites, la mayor parte reactores de fisión de U-235. En 2001 quedaba en órbita un satélite de EE.UU. y 33 rusos, 31 del programa RORSAT (Soviet Radar Ocean Reconnaissance Satellite Programme).

El accidente más importante fue el del Cosmos 954, que cayó el 24 de enero de 1978 sobre Canadá y dejó una huella radiactiva de 2000 km de longitud, desde Fort Providence hasta Baker Lake, causando un conflicto diplomático y el compromiso soviético de descontaminar la zona.

TECNOLOGÍAS

La propulsión nuclear eléctrica (NEP) utiliza un reactor para generar electricidad que carga gases propelentes como xenón o kriptón, acelerando iones a través de un propulsor que impulsa a la nave espacial durante largos períodos de tiempo.

La propulsión termonuclear (NTP) genera mucho empuje y duplica la eficiencia de los cohetes químicos. Se bombea un propelente líquido (hidrógeno) a través de un reactor donde la fisión del uranio genera calor, el propelente se convierte en gas y se expande a través de una tobera.

La NASA, en colaboración con el DOE, está desarrollando y probando nuevos combustibles que utilizan uranio poco enriquecido para aplicaciones espaciales para estudiar cómo funcionan en las condiciones térmicas extremas y entornos radiactivos de la propulsión termonuclear.

Los sistemas de propulsión nuclear no se utilizarían en ningún caso en el lanzamiento. Las misiones despegarían con cohetes químicos y los reactores se arrancarían en el espacio para minimizar los riesgos de accidente durante el despegue. 

EE.UU. está explorando tanto la opción NTP como la NEP para futuras misiones tripuladas a Marte, ya que cada tecnología tiene sus ventajas y sus desventajas. El reciente informe de las academias nacionales se muestra más optimista respecto a las perspectivas de la NTP. 

OTROS PAÍSES

Rusia y China han anunciado programas de propulsión espacial nuclear, que pretenden poner equipos en órbita hacia 2030 y 2045, respectivamente. Reino Unido firmó en enero de 2021 un contrato de investigación con la empresa Rolls Royce con el mismo objetivo. 

China anunció en 2017 su objetivo de tener, hacia 2040, transbordadores espaciales nucleares para viajes de larga distancia y exploración del espacio profundo y serían la piedra angular para las estaciones en Marte.

Rusia anunció en 2021 que tiene previsto lanzar la primera misión de un módulo de transporte espacial nuclear, retomando su proyecto TEM (Módulo de Transporte y Energía). Se trata de combinar un reactor nuclear con un motor-cohete eléctrico.

REFERENCIAS

📖 @CSN_es Revista ALFA nº 48. csn.es/noticias-csn/2…

📖 @eurekablog Rusia y su remolcador espacial nuclear. astronautix.com/v/vonbraunmarp…

📖 @eurekablog. DRACO. danielmarin.naukas.com/2021/04/16/dra…

📖 @eurekablog. La propulsión nuclear para sondas…

 

 

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