Imagen de un modelo de nave espacial con un propulsor termal nuclear

Imagen de un modelo de nave espacial con un propulsor termal nuclear GA-EMS

Defensa y Espacio

El reactor nuclear de la NASA para ganar la carrera espacial: hará realidad naves más rápidas y con mucha más energía

La Agencia Espacial de Estados Unidos impulsa varios programas con el objetivo de utilizar la energía atómica para viajar por el espacio exterior.

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Junto con los víveres, el mayor reto de la exploración espacial es el sistema de propulsión empleado para las grandes travesías en el vacío, como la que plantea la compañía de España PLD Space. Los métodos actualmente disponibles no consiguen alcanzar los estándares necesarios bien por autonomía o por ser demasiado lentos cuando las distancias se miden en miles de millones de kilómetros. Sin embargo, existe una vía todavía poco aplicada, pero en constante evolución: la energía nuclear.

La compañía General Atomics Electromagnetic Systems acaba de anunciar que ha ejecutado "con éxito varias pruebas significativas de alto impacto en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA". El objetivo de estos ensayos es, según explican, avanzar en el desarrollo de la tecnología de reactores de propulsión térmica nuclear para "misiones de transporte cislunar rápido y ágil y en el espacio profundo, incluidas las misiones a Marte".

Durante los test, llevados a cabo junto a la NASA, los ingenieros han verificado la capacidad del combustible nuclear empleado en estos sistemas para "cumplir con las especificaciones de alto rendimiento requeridas para soportar las condiciones operativas extremas" que la tecnología espera encontrarse en el espacio.

Propulsión nuclear espacial

Las primeras aproximaciones a la propulsión térmica nuclear ocurrieron durante los años 50 del pasado siglo XX. El concepto de reactor de General Atomics "aprovecha los avances en materiales nucleares modernos y métodos de fabricación" apoyados en la experiencia de la compañía en este tipo de sistemas.

El primero de todos en la historia fue el Proyecto Rover, un programa de la Comisión de Energía Atómica y la NASA en los años 60 que crearon un propulsor nuclear para un misil balístico intercontinental. El proyecto fue finalmente cancelado por el altísimo coste financiero que se convirtió en insostenible tras el comienzo de la Guerra de Vietnam a finales de esa década.

Modelo de nave espacial con reactor nuclear

Modelo de nave espacial con reactor nuclear NASA

A pesar de haber pasado ya prácticamente 6 décadas desde aquel primer proyecto, la idea de emplear energía nuclear en el sector especial no se ha abandonado. En los años 80 hubo algunos intentos para rescatar esta fórmula, aunque nunca terminaron de cuajar en la industria, que se encaminó hacia la combustión, los motores iónicos y las velas solares.

En la actualidad, el diseño de los propulsores térmicos nucleares (NTP, por sus siglas en inglés) de General Atomics incorporan "nuevas características que abordan los problemas observados en los diseños históricos", aseguran en su página web. Como por ejemplo, la corrosión de elementos combustibles en los que está trabajando nuevamente junto a la NASA. También explican que han logrado un "núcleo compacto utilizando uranio poco enriquecido en lugar de uranio altamente enriquecido".

"Los resultados de las pruebas recientes representan un hito crítico en la demostración exitosa del diseño de combustible para reactores NTP", ha dicho Scott Forney, presidente de General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS), a raíz de los últimos ensayos. "El combustible debe soportar a temperaturas extremadamente altas y al ambiente creado por el gas hidrógeno caliente" presente en un reactor NTP que opera en el espacio.

En los recientes test, el combustible nuclear se probó con un flujo de hidrógeno caliente a través de las muestras y se sometió a 6 ciclos térmicos que aumentaron rápidamente hasta una temperatura máxima de 2326 grados centígrados. Cada uno de estos ciclos incluyó mantenerse durante 20 minutos en el estado de rendimiento máximo "para demostrar la eficacia de proteger el material combustible de la erosión y degradación por el hidrógeno caliente", aseguran desde GA-EMS.

Los avances de la compañía en combustible nuclear de última generación y materiales compuestos cerámicos de alta temperatura son dos de los componentes esenciales para el diseño de los NTP. Con el fin de "crear un sistema de propulsión altamente eficiente y excepcionalmente seguro".

Impulso de la NASA

La NASA cuenta con una oficina especialmente dedicada a impulsar este tipo de programas empleando energía nuclear para la propulsión. Esta entidad integrada dentro de la Agencia Espacial de EEUU pretende "revolucionar los viajes espaciales mediante el desarrollo y la demostración de sistemas de propulsión de mayor rendimiento" para alcanzar sus objetivos científicos y de exploración.

Modelo por ordenador de nave espacial con un reactor nuclear como sistema de propulsión

Modelo por ordenador de nave espacial con un reactor nuclear como sistema de propulsión NASA

Como parte de este esfuerzo, aseguran desde la propia NASA, están explorando dos sistemas de propulsión: nucelar térmico —como el de GA-EMS— y nuclear eléctrico. Cada uno de ellos "proporciona capacidades únicas y complementarias".

Comenzando por el NTP, este método genera un alto empuje con el doble de eficiencia de propulsión que los cohetes químicos, liberando peso y masa que puede emplearse para llevar a bordo más carga útil, así como los suministros esenciales para la misión en la nave espacial. "El calor se genera en el reactor de fisión y se transfiere directamente a un propulsor líquido que fluye convirtiéndolo en gas, que luego se expande y se expulsa a través de la tobera para propulsar la nave espacial".

En cuanto a la propulsión eléctrica nuclear, esta utiliza el calor generador por el reactor de fisión para producir electricidad, de forma muy similar a lo que ocurre en las centrales nucleares en tierra firme. Tal y como explican desde la NASA, esa electricidad luego se usa para ionizar un propulsor gaseoso y acelerarlo electromagnéticamente, generando el empuje que impulsa la nave espacial".

"El desarrollo de sistemas avanzados de propulsión nuclear espacial es clave para la visión de la NASA en cuanto a los viajes a la Luna y a Marte". Si todo va según lo previsto, esta tecnologóa permitirá trayectos más rápìdos a destinos desde la Luna y hacia Marte, a través del sistema solar exterior.

Además, los sistemas de de propulsión de este tipo también podrán proporcionar mucha más energía para los instrumentos y sistemas de comunicación a bordo, "lo que puede ser especialmente beneficioso a media que la nave espacial viaja más lejos del Sol, donde la capacidad de aprovechar la energía solar se vuelve poco práctica".