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 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 están buscando nuevamente desarrollar cohetes nucleares. Como parte del Programa de Desarrollo de Cambio de Juego de la NASA, 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 pesadas a planetas distantes, y en un 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 comunicado de prensa de la NASA:
“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 y a mundos más allá. Estamos entusiasmados de trabajar en tecnologías que podrían abrir el espacio profundo para la exploración humana ".
Para ver esto, la NASA se ha asociado con BWX Technologies (BWXT), una compañía 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 un valor de $ 18.8 millones.
Durante estos tres años en los que trabajarán con la NASA, BWXT proporcionará los datos técnicos y programáticos necesarios para implementar la tecnología NTP. Esto consistirá en la fabricación y prueba de prototipos de elementos combustibles y ayudar a la NASA a resolver cualquier requisito de licencia nuclear y reglamentario. BWXT también ayudará a los planificadores de la NASA a abordar los problemas de viabilidad y de manera asequible con su programa NTP.
Como dijo Rex D. Geveden, presidente y director ejecutivo de BWXT, sobre el 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 en el mercado espacial donde vemos oportunidades de crecimiento a largo plazo en la propulsión nuclear y la energía de superficie nuclear ".
En un cohete NTP, las reacciones de uranio o deuterio se usan para calentar hidrógeno líquido dentro de un reactor, convirtiéndolo en gas de hidrógeno ionizado (plasma), que luego se canaliza a través de una boquilla de cohete para generar empuje. Un segundo método posible, conocido como Nuclear Electric Propulsion (NEC), implica que el mismo reactor básico convirtió su calor y energía en energía eléctrica que luego alimenta un motor eléctrico.
En ambos casos, el cohete se basa en la fisión nuclear para generar propulsión en lugar de propulsores químicos, que hasta la fecha ha sido el pilar de la NASA y de todas las demás agencias espaciales. En comparación con esta forma tradicional de propulsión, ambos tipos de motores nucleares ofrecen una serie de ventajas. La primera y más obvia es la densidad de energía prácticamente 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 los astronautas estarían expuestos en el transcurso de su viaje.
Para ser justos, el concepto de usar cohetes nucleares para explorar el Universo no es nuevo. De hecho, la NASA ha explorado la posibilidad de propulsión nuclear ampliamente bajo la Oficina de Propulsión Nuclear Espacial. De hecho, entre 1959 y 1972, la SNPO realizó 23 pruebas de reactores en la Estación de Desarrollo de Cohetes Nucleares en el Sitio de Pruebas de Nevada de AEC, en Jackass Flats, Nevada.
En 1963, la SNPO también creó el programa de Motor Nuclear para Aplicaciones de Vehículos con Cohetes (NERVA) para desarrollar propulsión nuclear térmica para una misión tripulada de largo alcance a la Luna y el espacio interplanetario. Esto llevó a la creación del NRX / XE, un motor nuclear térmico que la SNPO certificó que cumplía los requisitos para una misión tripulada a Marte.
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, ningún cohete nuclear entró en servicio, debido a una combinación de recortes presupuestarios, pérdida de interés público y un cierre general de la carrera espacial después de que el programa Apollo se completó.
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 ver el 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". Un gran defensor de esta idea es el Dr. Michael G. Houts, del Centro Marshall de Vuelos Espaciales Marshall.
En 2014, el Dr. Houts realizó una presentación que describía cómo los cohetes bimodales (y otros conceptos nucleares) representaban "tecnologías innovadoras para la exploración espacial". Como ejemplo, explicó cómo el 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 nuclear térmico en la etapa superior.
En esta configuración, el motor nuclear permanecería "frío" hasta que el cohete alcanzara la órbita, momento en el cual se desplegaría la etapa superior y el reactor se activaría 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 ejecute hasta el 30 de septiembre de 2019. En ese momento, el proyecto de Propulsión Térmica Nuclear determinará la factibilidad de usar 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!
