Exploración espacial

Cohetes nucleares para viajar a Marte en la mitad de tiempo

Más ligeros y rápidos, este tipo de naves tienen un problema por ahora: nunca se han probado en este tipo de misiones.

Energía nuclear
Ilustración de un cohete impulsado por energía nuclearNASANASA

La NASA, Space X, China, la Agencia Espacial Europea… todas tienen planes de enviar misiones tripuladas a Marte durante la próxima década, pero el viaje de 225 millones de kilómetros hasta el planeta rojo podría llevar varios meses, incluso años si se utiliza el combustible químico tradicional. La segunda opción es utilizar energía nuclear.

Esta tecnología alternativa a los cohetes propulsados ​​químicamente que la NASA desarrolla ahora se llama propulsión térmica nuclear y utiliza fisión nuclear, algo que podría algún día impulsar un cohete que haga el viaje en solo la mitad del tiempo.

La fisión nuclear implica utilizar la gran cantidad de energía liberada cuando un átomo es dividido por un neutrón. Esta reacción se conoce como reacción de fisión. “La tecnología de fisión está bien establecida en la generación de energía y en los submarinos de propulsión nuclear, y su aplicación para impulsar un cohete podría algún día dar a la NASA una alternativa más rápida y poderosa a los cohetes propulsados ​​químicamente”, explica Dan Kotlyar, del Instituto de Tecnología de Georgia.

La NASA y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) están desarrollando conjuntamente esta tecnología y su objetivo es desplegar y demostrar las capacidades de un sistema prototipo en el espacio en 2027, lo que podría convertirlo en uno de los primeros de su tipo en ser construido y operado por los EE. UU.

La propulsión térmica nuclear también podría algún día impulsar plataformas espaciales maniobrables que protegerían los satélites estadounidenses dentro y fuera de la órbita de la Tierra.

El equipo de Kotlyar construye modelos y simulaciones para mejorar y optimizar los diseños de sistemas de propulsión térmica nuclear. Su objetivo es diseñar el motor de propulsión térmica nuclear que llevará una misión tripulada a Marte.

Actualmente, más de 400 reactores nucleares en funcionamiento en todo el mundo utilizan tecnología de fisión nuclear. La mayoría de estos reactores nucleares en funcionamiento son reactores de agua ligera. Estos reactores de fisión utilizan agua para ralentizar los neutrones y absorber y transferir calor. El agua puede crear vapor directamente en el núcleo o en un generador de vapor, que impulsa una turbina para producir electricidad.

Los sistemas de propulsión térmica nuclear funcionan de manera similar, pero utilizan un combustible nuclear diferente que tiene más uranio-235. También funcionan a una temperatura mucho más alta, lo que los hace extremadamente potentes y compactos. Los sistemas de propulsión térmica nuclear tienen una densidad de potencia aproximadamente diez veces mayor que un reactor de agua ligera tradicional.

La propulsión nuclear podría tener una ventaja sobre la propulsión química por varias razones: son más ligeros y su empuje hace que el cohete acelere más rápido. El motor de propulsión térmica nuclear será diferente de todos los sistemas de energía de fisión existentes, por lo que los ingenieros deberán crear herramientas de software que funcionen con este nuevo motor.

“Mi grupo diseña y analiza reactores de propulsión térmica nuclear utilizando modelos – concluye Kotlyar -. Modelamos estos complejos sistemas de reactores para ver cómo pueden afectar al reactor y a la seguridad del cohete, cosas como los cambios de temperatura. Pero simular estos efectos puede requerir una gran cantidad de potencia informática”.