La propulsión termonuclear es una técnica que utiliza el calor generado por una reacción nuclear para calentar un propulsor (generalmente hidrógeno líquido) e impulsar una nave espacial. Frente a otras técnicas de propulsión espacial, basadas en el uso de combustibles de propulsión sólidos y líquidos ofrece la ventaja de acortar considerablemente los viajes de larga duración.[1][2]
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Historia
En la década de los años 60, en Estados Unidos se comenzó a investigar el uso de la propulsión nuclear para viajes espaciales por medio del programa NERVA —denominado así por las siglas de su nombre en inglés, Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications—. En 1969 se llegó a planear un viaje a Marte en el que se usarían 3 motores NERVA y durante la fase de pruebas se cumplieron casi todos los requerimientos.[2] El programa NERVA terminó en 1972,[3] y debido a las controversias políticas y ambientales que causaban las pruebas nucleares, la investigación en esta tecnología sufrió un duro golpe.[4] A finales de los años 80, el proyecto Timberwind, parte de la Iniciativa de Defensa Estratégica, diseñó un nuevo prototipo, que se desarrolló para dotarlo de más prestaciones en el programa STNP — siglas de 'Space Thermal Nuclear Propulsion'—. Los avances en investigación de materiales e ingeniería nuclear y el uso de herramientas informáticas para modelar el mecanismo dieron lugar a mejoras sustanciales de los nuevos motores.
El interés por los viajes interplanetarios entre la Tierra y Marte ha sido un incentivo para continuar investigando la tecnología de propulsión termonuclear,[5] Las diversas pruebas realizadas demostraron esta técnica es el doble de eficaz que los motores químicos más avanzados, lo que se traduciría en mayor capacidad de carga y una duración menor del viaje: unos tres o cuatro meses,[6] comparado con entre seis y nueve meses con motores convencionales,[7] y una consiguiente reducción de la exposición de la tripulación a la radiación cósmica.[8][9][10][11] En 2017, la NASA recibió un contrato de 18,8 millones de USD para actividades de investigación y desarrollo en esta área.[12]
Características
La propulsión termonuclear es una de varias opciones para aprovechar la energía nuclear para la propulsión de naves espaciales. Consiste en convertir la energía producida por la reacción nuclear en energía cinética de un propulsor:[3] El calor obtenido de una reacción de fisión nuclear se transmite por medio de fragmentos de fisión al propulsor hasta alcanzar el equilibrio térmico; el propulsor caliente impulsa el cohete al salir expandido por una boquilla.[3] El reactor de fisión nuclear usado en el cohete debe ser mucho más pequeño que uno convencional. Un material apropiado para este uso es el uranio-235.[13] En cuanto al propulsor, puede ser hidrógeno líquido, el cual, al absorber calor, ayuda a enfriar el reactor nuclear. El impulso producido por el propulsor es de aproximadamente 106 Newtons.[4] La ventaja principal que ofrece este modelo de propulsión es que ofrece energía para mucho tiempo y es reutilizable si se añade combustible.
Referencias
- ↑ Trevathan, J., Woodard, D. & Friedensen, pollaV. (2006). «How can we travel faster in space?» (en inglés). Archivado desde el original el 31 de marzo de 2019. Consultado el 2 de marzo de 2017.
- ↑ a b Fishbine, B., Hanrahan, R., et al. (s/f). «NUCLEAR ROCKETS: To Mars and Beyond». Los Alamos National Laboratory (en inglés). Archivado desde el original el 5 de mayo de 2017. Consultado el 16 de marzo de 2017.
- ↑ a b c Cysz, Paul A.; Bruno, Claudio (2009). Future spacecraft propulsion systems: enabling technologies for space exploration (en inglés). Chichester: Springer. ISBN 9783540888130.
- ↑ a b Mark Davies, ed. (2003). «Propulsion Systems». Standard Handbook for Aeronautical and Astronautical Engineers (en inglés). McGraw-Hill Professional. ISBN 9780071362290.
- ↑ «NASA Researchers Studying Advanced Nuclear Rocket Technologies». space-travel.com (en inglés).
- ↑ Brian Fishbine, Robert Hanrahan, Steven Howe, Richard Malenfant, Carolynn Scherer, Haskell Sheinberg, y Octavio Ramos Jr. (2016). «Nuclear Rockets: To Mars and Beyond». National Security Science (en inglés) (Los Alamos National Laboratory). Archivado desde el original el 5 de mayo de 2017. Consultado el 20 de abril de 2017.
- ↑ «How long would a trip to Mars take?» (en inglés). NASA. Archivado desde el original el 20 de enero de 2016. Consultado el 13 de junio de 2020.
- ↑ «How Fast Could (Should) We Go to Mars? Comparing Nuclear Electric Propulsion (NEP) with the Nuclear Thermal Rocket (NTR) and Chemical Rocket for Sustainable 1-year human Mars round-trip mission» (en inglés). Archivado desde el original el 8 de abril de 2014. Consultado el 13 de junio de 2020.
- ↑ Laura M. Burke, Stanley K. Borowski, David R. McCurdy y Thomas Packard. «A One-year Round Trip Crewed Mission to Mars using Bimodal Nuclear Thermal and Electric Propulsion (BNTEP)». 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference San Jose, CAARC (en inglés). doi:10.2514/6.2013-4076.
- ↑ Borowski, Stanley K.; McCurdy, David R.; Packard, Thomas W. (9 de abril de 2012). «Nuclear Thermal Propulsion (NTP): A Proven Growth Technology for Human NEO / Mars Exploration Missions» (en inglés). NASA.
- ↑ Borowski, Stanley K.; McCurdy, David R.; Packard, Thomas W. (16 de agosto de 2012). «Nuclear Thermal Rocket/Vehicle Characteristics And Sensitivity Trades For NASA's Mars Design Reference Architecture (DRA) 5.0 Study» (en inglés). NASA.
- ↑ «NASA Contracts with BWXT Nuclear Energy to Advance Nuclear Thermal Propulsion Technology» (en inglés). Agosto de 2017.
- ↑ Patel, M.R (2005). Spacecraft Power Systems (en inglés). Florida: CRC Press. ISBN 9780849327865.
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