En su búsqueda de misiones que nos llevarán de regreso a la Luna, a Marte y más allá, la NASA ha estado explorando una serie de conceptos de propulsión de próxima generación. Mientras que los conceptos existentes tienen sus ventajas (los cohetes químicos tienen una alta densidad de energía y los motores de iones son muy eficientes en el consumo de combustible), nuestras esperanzas para el futuro dependen de que encontremos alternativas que combinen eficiencia y potencia.
Con este fin, los investigadores del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA buscan una vez más desarrollar cohetes nucleares . Como parte de la NASA Programa de desarrollo que cambia las reglas del juego , el proyecto de Propulsión Térmica Nuclear (NTP) vería la creación de naves espaciales de alta eficiencia que serían capaces de usar menos combustible para entregar cargas útiles pesadas a planetas distantes, y en un período de tiempo relativamente corto.
Como dijo Sonny Mitchell, el proyecto del proyecto NTP en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, en un reciente informe de la NASA Comunicado de prensa :
“A medida que avanzamos hacia el sistema solar, la propulsión nuclear puede ofrecer la única opción tecnológica verdaderamente viable para extender el alcance humano a la superficie de Marte ya los mundos más allá. Estamos entusiasmados de trabajar en tecnologías que podrían abrir el espacio profundo para la exploración humana '.
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA está considerando reactores nucleares (como el que se muestra aquí) para posibles misiones futuras. Crédito: NASA
Para llevar esto a cabo, la NASA se ha asociado con Tecnologías BWX (BWXT), una empresa de energía y tecnología con sede en Virginia que es un proveedor líder de componentes nucleares y combustible para el gobierno de los EE. UU. Para ayudar a la NASA a desarrollar los reactores necesarios que apoyarían posibles futuras misiones tripuladas a Marte, la subsidiaria de la compañía (BWXT Nuclear Energy, Inc.) recibió un contrato de tres años por valor de 18,8 millones de dólares.
Durante estos tres años en los que estarán trabajando con la NASA, BWXT proporcionará los datos técnicos y programáticos necesarios para implementar la tecnología NTP. Esto consistirá en que ellos fabriquen y prueben elementos de combustible prototipo y ayuden a la NASA a resolver los requisitos regulatorios y de licencias nucleares. BWXT también ayudará a los planificadores de la NASA a abordar los problemas de viabilidad y asequibilidad con su programa NTP.
Como Rex D. Geveden, presidente y director ejecutivo de BWXT, dicho del acuerdo :
“BWXT está extremadamente complacido de trabajar con la NASA en este emocionante programa espacial nuclear en apoyo de la misión a Marte. Estamos especialmente calificados para diseñar, desarrollar y fabricar el reactor y el combustible para una nave espacial de propulsión nuclear. Este es un momento oportuno para impulsar nuestras capacidades hacia el mercado espacial, donde vemos oportunidades de crecimiento a largo plazo en la propulsión nuclear y la energía nuclear de superficie '.
En un cohete NTP, las reacciones de uranio o deuterio se utilizan para calentar hidrógeno líquido dentro de un reactor, convirtiéndolo en gas hidrógeno ionizado (plasma), que luego se canaliza a través de una boquilla de cohete para generar empuje. Un segundo método posible, conocido como propulsión eléctrica nuclear (NEC), implica que el mismo reactor básico convierte su calor y energía en energía eléctrica que luego alimenta un motor eléctrico.
Concepto artístico de un cohete termal nuclear bimodal en órbita terrestre baja. Crédito: NASA
En ambos casos, el cohete se basa en la fisión nuclear para generar propulsión en lugar de propelentes químicos, que ha sido el pilar de la NASA y todas las demás agencias espaciales hasta la fecha. En comparación con esta forma tradicional de propulsión, ambos tipos de motores nucleares ofrecen una serie de ventajas. El primero y más obvio es la densidad de energía virtualmente ilimitada que ofrece en comparación con el combustible para cohetes.
Esto reduciría la cantidad total de propulsor necesario, reduciendo así el peso de lanzamiento y el costo de las misiones individuales. Un motor nuclear más potente significaría tiempos de viaje reducidos. La NASA ya ha estimado que un sistema NTP podría hacer el viaje a Marte a cuatro meses en lugar de seis, lo que reduciría la cantidad de radiación a la que estarían expuestos los astronautas en el transcurso de su viaje.
Para ser justos, el concepto de usar cohetes nucleares explorar el Universo no es nuevo. De hecho, la NASA ha explorado ampliamente la posibilidad de la propulsión nuclear bajo la Oficina de Propulsión Nuclear Espacial. De hecho, entre 1959 y 1972, el SNPO realizó 23 pruebas de reactores en el Estación de desarrollo de cohetes nucleares en el sitio de pruebas de Nevada de AEC, en Jackass Flats, Nevada.
En 1963, el SNPO también creó el Motor nuclear para aplicaciones de vehículos cohete (NERVA) para desarrollar propulsión nuclear-térmica para misiones tripuladas de largo alcance a la Luna y al espacio interplanetario. Esto llevó a la creación del NRX / XE, un motor nuclear-térmico que la SNPO certificó que cumplía con los requisitos para una misión tripulada a Marte.
Concepto artístico de un cohete nuclear bimodal que se desacelera para establecer una órbita alrededor de Marte. Crédito: NASA
La Unión Soviética realizó estudios similares durante la década de 1960, con la esperanza de usarlos en las etapas superiores de su cohete N-1. A pesar de estos esfuerzos, nunca entraron en servicio cohetes nucleares, debido a una combinación de recortes presupuestarios, pérdida de interés público y un final general de la carrera espacial después de la Programa Apolo estaba completo.
Pero dado el interés actual en la exploración espacial y la ambiciosa misión propuesta a Marte y más allá, parece que los cohetes nucleares finalmente pueden entrar en servicio. Una idea popular que se está considerando es un cohete multietapa que dependería tanto de un motor nuclear como de propulsores convencionales, un concepto conocido como “nave espacial bimodal”. Uno de los principales defensores de esta idea es el Dr. Michael G. Houts del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA.
En 2014, el Dr. Houts realizó una presentación describiendo cómo los cohetes bimodales (y otros conceptos nucleares) representaban “tecnologías revolucionarias para la exploración espacial”. A modo de ejemplo, explicó cómo Sistema de lanzamiento espacial (SLS), una tecnología clave en la misión tripulada propuesta por la NASA a Marte, podría equiparse con un cohete químico en la etapa inferior y un motor térmico nuclear en la etapa superior.
En esta configuración, el motor nuclear permanecería 'frío' hasta que el cohete hubiera alcanzado la órbita, momento en el que se desplegaría la etapa superior y se activaría el reactor para generar empuje. Otros ejemplos citados en el informe incluyen satélites de largo alcance que podrían explorar el Sistema Solar Exterior y el Cinturón de Kuiper y un transporte rápido y eficiente para misiones tripuladas en todo el Sistema Solar.
Se espera que el nuevo contrato de la compañía se extienda hasta el 30 de septiembre de 2019. En ese momento, el proyecto de propulsión térmica nuclear determinará la viabilidad de utilizar combustible de uranio poco enriquecido. Después de eso, el proyecto pasará un año probando y refinando su capacidad para fabricar los elementos combustibles necesarios. Si todo va bien, podemos esperar que el 'Viaje a Marte' de la NASA incorpore algunos motores nucleares.
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