02/06/2025
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Viajar a destinos lejanos como **Marte** es tecnológicamente posible, pero el uso de **propulsión química** resulta en largos tiempos de viaje, llegando a tardar hasta **nueve meses** en alcanzar nuestro vecino planetario. Esto se debe a que cambiar la velocidad de la nave espacial requiere llevar una gran cantidad de **propelente**. Dado que en el espacio no hay aire, las naves espaciales que utilizan propulsión química deben cargar tanto combustible como oxidante en sus tanques para la combustión. Su eficiencia es baja, limitando la velocidad máxima con la cantidad de propelente disponible. La aceleración y desaceleración rápidas demandan grandes volúmenes de propulsante, lo que, aunque técnicamente factible, resulta excesivamente costoso con la tecnología actual.
Una posible solución es la **propulsión térmica nuclear**, donde las reacciones de **fisión nuclear** podrían utilizarse para calentar un propelente que se expulsa a través de la boquilla del motor cohete, propulsando la nave espacial hacia su destino. Existe una larga **historia de investigación** sobre la propulsión térmica nuclear, que ha demostrado permitir un transporte altamente eficiente al proporcionar un alto empuje, lo que permite viajes más rápidos. Para los **tránsitos rápidos** hacia destinos distantes en el espacio, la propulsión térmica nuclear podría ser ventajosa en comparación con las soluciones de propulsión química o eléctrica.
La Seguridad es la Única Opción
El estudio **Alumni** – una abreviatura de “elementos preliminares sobre la propulsión térmica nuclear para aplicaciones espaciales” – comenzó con una revisión de la propulsión térmica nuclear, evaluando la tecnología y viabilidad al tiempo que se consideraban exhaustivamente los aspectos de **seguridad**.
Con un sistema de propulsión térmica nuclear, el núcleo nuclear no se activa antes de estar lejos de la Tierra y en una **órbita segura**, garantizando que nunca regresará a nuestra atmósfera ni aterrizará en la Tierra. Antes de la activación y durante el lanzamiento, el uranio **fresco** contenido en el núcleo nuclear tiene muy baja **radioactividad** y es **no tóxico**.
Durante la operación, el motor emite radiación **neutrónica** y **gamma**, y una **placa de blindaje** de múltiples capas protegería la nave espacial y a cualquier tripulante dentro durante los cortos **impulsos** de menos de dos horas. Los astronautas que viajan a Marte en una nave nuclear recibirían en total menos radiación que en una nave espacial tradicional, ya que los tiempos de viaje podrían reducirse a la mitad, lo que implicaría pasar menos tiempo expuestos a la **radiación cósmica** natural. La vida en nuestro planeta está protegida de esta radiación por el **campo magnético** y la atmósfera de la Tierra.
Resultados clave de Alumni – ¿la edad nuclear espacial?
El consorcio estudió programas de propulsión térmica nuclear y opciones tecnológicas de las décadas de 1960 e investigó un nuevo diseño de núcleo cerámico-metal con una relación **empuje-peso** mejorada, manteniendo la misma eficiencia que los diseños anteriores. El consorcio dedicó más de un año a analizar la teoría en profundidad, incluyendo el control del reactor y cómo reiniciarlo – evitando la “xenon-poisoning” que puede impedir que el reactor se reinicie – así como la gestión del calor del combustible y del propelente.
Las pruebas de laboratorio son el siguiente paso para continuar investigando este diseño y estudiar el sistema con mayor detalle más allá de los modelos informáticos. Esto requerirá superar muchos desafíos, como la obtención y creación del combustible, y la construcción de las instalaciones para pruebas extensas y seguras. Este esfuerzo a largo plazo llevaría **varios años**.
Aunque la propulsión nuclear tiene una gran promesa, el estudio examinó muchos escenarios y concluyó que es ideal para naves espaciales **pesadas** que necesitan una **aceleración** y desaceleración masivas, con cambios en la velocidad de un mínimo de **25,000 km/h** – valores típicamente necesarios para las misiones a la Luna o Marte.
Se identificó el **hidrógeno** como el propelente ideal para utilizar en motores de propulsión térmica nuclear, ya que ofrece la máxima eficiencia. Sin embargo, el estudio Alumni notó que otros propelentes como el **amoníaco** son posibles, ya que pueden ofrecer ventajas en algunos escenarios de misión, ya que son más fáciles de almacenar y disminuyen la **masa seca** del motor y el tanque de propelente.
El resumen ejecutivo de Alumni se puede descargar aquí. Expertos en el ámbito espacial y nuclear concluyeron que el proyecto es factible a largo plazo, puede operar de forma segura y ofrece enormes **ganancias de rendimiento**, a la vez que identifica los desafíos si Europa desea continuar con su desarrollo.
La propulsión térmica nuclear se presenta como una alternativa prometedora en el ámbito de la exploración espacial. A medida que la tecnología avanza y se superan los desafíos, podemos esperar que esto transforme los viajes a Marte y más allá, reduciendo los tiempos de viaje y aumentando la seguridad de las misiones. La interconexión de disciplinas como la ingeniería nuclear y la aeroespacial será clave para abrir nuevas fronteras en la exploración del espacio.
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