Un reactor en el corazón de la nave: la NASA impulsa un remolcador nuclear para revolucionar los viajes a Marte
La NASA anunció ayer una nueva nave que nace de los restos de la estación espacial Gateway a la que se le añade un reactor nuclear de fisión. Este es el enésimo intento de la agencia espacial de desarrollar e implementar propulsión nuclear para alcanzar más rápido destinos lejanos a la Tierra. Sin embargo, la diferencia radica en cómo se plantea este proyecto, con una meta clara y definida y unos pasos previos sencillos.
¿Seguirá el camino del NERVA?
En la década de 1960, la NASA ebria de dinero, se lanzó a desarrollar multitud de tecnologías que deberían haber seguido el camino abierto por las misiones Apolo. Luego, estos proyectos murieron sin remedio ante los recortes presupuestarios y la pérdida de interés general en el espacio.
El motor NERVA es un claro ejemplo de esto, la agencia espacial logró construir modelos aptos para volar, jamás dejarían el suelo. Se señalan varios motivos además del económico, la falta de una misión que lo requiriese, un horizonte temporal voluble y mal definido o limitaciones técnicas. La cuestión es que, entre este y otra docena de proyectos, la NASA ha gastado más de veinte mil millones de dólares en el problema. Y sin embargo, solo un satélite lanzado en 1965 la empleó.
En esta ocasión todos estos problemas derivados de la falta de convencimiento parecen estar a un lado. Aunque el recientísimo fracaso del proyecto DRACO es un mal preludio del segundo proyecto nuclear de la década para la NASA. Este, estaba desarrollado en conjunto con la agencia de defensa DARPA y volvía a sufrir de los mismos problemas de falta de misión y calendario.
Al menos por ahora, el SR-1 Freedom (por reactor espacial, Space Reactor en inglés) tiene una misión marciana definida y un calendario fijado.
Cómo funcionará el reactor del SR-1 Freedom
El remolcador SR-1 Freedom se compone de varios elementos diferenciados. Por un lado, se puede separar el reactor nuclear y el aparataje que conlleva su inclusión, y por otra el módulo PPE de la Gateway. Para conectarlos y dejar espacio a algunos de los elementos añadidos por el reactor existe una estructura de vigas metálicas.
El reactor será un SMR (reactor pequeño y modular) de cuarta generación. Empleará para la fisión un combustible desarrollado en los últimos años con este tipo de sistemas en mente. Específicamente, completó su desarrollo este mismo año, empezando asimismo las primeras entregas del combustible comercial.
Según aclaró Steven Sinacore, director de programas de fisión en la NASA, el reactor generará 20kW eléctricos. La potencia de un aparato nuclear se mide primero por su capacidad térmica y luego por la que es capaz de convertirse en electricidad. Para este proceso se empleará un ciclo Brayton con recuperación.
Este ciclo calienta un gas como el helio o el CO2 empleando el reactor. Este al calentarse se expande y hace girar una turbina, que genera electricidad a partir del movimiento. Después, este se enfría, en el SR-1 en grandes radiadores situados en el módulo PPE, es la única manera en el espacio. Es probable que se intente incluir un sistema de recuperación entre medias. Este emplea el gas aún caliente después de pasar por la turbina para precalentar el gas enfriado antes de pasar por el reactor. Este proceso permite mejorar la eficiencia del conjunto.
Si este proceso mejora el rendimiento, ¿por qué es necesaria la refrigeración? Porque si el gas se calentase sin freno, acabaría por expandirse tanto que reventaría las tuberías o fundiría el combustible. Esto en seguridad nuclear tiene el apodo de excursión térmica, y en los actuales reactores además reduce la potencia generada. Esto sucede porque al calentarse el uranio, los neutrones que desencadenan la reacción nuclear es menos probable que impacten contra un átomo.
De la Luna a Marte, los motores AEPS
La otra pieza clave de todo este sistema nuclear de la NASA son los motores iónicos AEPS. Originalmente diseñados para mantener la estación espacial Gateway en órbita lunar al menos dos décadas. En dicho plan habrían empleado unos paneles solares masivos como los que actualmente se emplean en la Estación Espacial Internacional para generar las grandes cantidades de electricidad que este tipo de propulsión requiere.
En total los tres motores consumirían unos 48 kilovatios, para generar un empuje de 2 newton. No es una gran cantidad, menos teniendo en cuenta que el conjunto que deberá desplazar será bastante pesado. Sin embargo, la gran ventaja que tienen estos propulsores es que son increíblemente eficientes, de un orden de magnitud más que la propulsión química convencional. Esta, medida en segundos de impulso específico es de 2900 en estos motores, cuando motores de hidracina, que son los más habituales para una misión de este perfil no llegan a los 300 segundos.
Lo más irónico de esta reconversión del PPE de la Gateway a un remolcador nuclear para Marte es que ya había nacido así. Hace casi 20 años unos rocambolescos planes de un remolcador espacial que fuera y volviera entre la Tierra y Marte fue reconvertido en una misión que trajera a órbita lunar un asteroide. Este sería visitado por una misión lanzada por el SLS y la Orion, más tarde, esto se desechó en pro de construir una estación espacial alrededor de la Luna, la Gateway. Y ahora, en su cancelación su elemento principal, el de propulsión y generación eléctrica se reconvierte en un remolcador nuclear marciano.
Las múltiples conferencias de ayer dejaron muy claro a quien no se haya enterado de que la NASA pretende estar de vuelta en la punta de lanza de la exploración espacial. Lo que sucede es que aparentemente nadie se dio cuenta de que el espacio es caro, muy caro. La ronda de preguntas de la prensa dejó claro que los directivos no se dan por aludidos cuando se señala el problema de esta falta de liquidez. Literalmente afirman que los actuales programas de innovación y desarrollo que sustentan estas tecnologías simplemente confluirán en un modelo de vuelo sin más financiación. Olvidando que el paso de prototipo a nave real es uno de los más complicados y caros de todo el proceso.
La suma de un proyecto para un reactor nuclear, un motor iónico y una estructura que los albergue no es un remolcador nuclear que pueda llevar naves a Marte.
Especialista en el programa espacial indio.
Universidad de Oviedo.
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