Marte. El planeta rojo es el próximo gran destino de la humanidad. Actualmente la NASA planea lanzar una misión tripulada a este mundo a lo largo de la próxima década, aunque aún no ha concretado una fecha. Y es comprensible que no lo haya hecho. La entidad de los desafíos que es necesario resolver antes de enviar a seres humanos a Marte es titánica. Uno de estos retos está estrechamente vinculado al tiempo que es necesario invertir en el viaje.
Utilizando la tecnología de los cohetes químicos actuales el viaje a Marte durará entre seis y nueve meses. Sin embargo, el desarrollo de la propulsión térmica nuclear puede acortar mucho este tiempo. A la mitad. Y es que empleando cohetes de propulsión térmica nuclear el viaje a Marte podría durar tres o cuatro meses, por lo que sería mucho menos exigente desde el punto de vista de la salud de los astronautas. Y, además, permitiría invertir menos recursos en la misión.
La propulsión térmica nuclear tiene ventajas, pero implica grandes desafíos
Los sistemas de propulsión química convencionales que se utilizan en los cohetes actualmente recurren a una reacción química en la que están involucrados un propelente ligero, como el hidrógeno, y un oxidante. Al mezclarse se produce instantáneamente la ignición, de manera que el propulsor sale despedido por la boquilla y genera el empuje necesario para impulsar el cohete. Muy a grandes rasgos esta es la tecnología que utilizan los vehículos espaciales.
La estrategia que propone la propulsión térmica nuclear es muy diferente. La fisión nuclear es una reacción perfectamente conocida que se lleva utilizando en las centrales nucleares y los submarinos dotados de propulsión nuclear desde mediados de la década de los 50 del siglo pasado. Habitualmente en las reacciones de fisión inducida un núcleo de uranio-235 absorbe un neutrón, da origen a un núcleo de uranio-236, que es inestable, y este último se divide en dos núcleos, uno de bario-144 y otro de criptón-89, y emite, además, dos o tres neutrones.
Los sistemas de propulsión térmica nuclear tienen aproximadamente el doble de impulso específico que los cohetes químicos
La fisión empleada en la propulsión térmica nuclear es esencialmente idéntica a la que acabamos de describir, pero el combustible que utiliza contiene más uranio-235, por lo que su enriquecimiento es mayor que, por ejemplo, el de las barras de combustible usadas en las centrales nucleares. Además, los reactores que recurren a la propulsión nuclear trabajan a una temperatura más alta que los que utilizan la propulsión química, lo que los hace más potentes y compactos.
De hecho, los sistemas de propulsión térmica nuclear tienen aproximadamente diez veces más densidad de potencia que un reactor de agua ligera convencional. Como colofón lo que nos interesa saber es que los sistemas de propulsión térmica nuclear tienen aproximadamente el doble de impulso específico que los cohetes químicos, por lo que, sobre el papel, ostentan la capacidad de reducir a la mitad la duración del viaje a Marte.
Curiosamente, el Gobierno de EEUU ha financiado programas de desarrollo de la propulsión térmica nuclear desde mediados de los años 50 del siglo pasado. Desde entonces se han probado decenas de diseños, pero los reactores de un vehículo espacial, además de entregar un elevado impulso específico y ser tan ligeros como sea posible, tienen que ser seguros y no deben utilizar uranio altamente enriquecido. Y, por supuesto, deben poder operar con garantías durante toda la misión espacial.
La NASA pretende probar un motor de propulsión térmica nuclear en el espacio en 2027, por lo que cabe la posibilidad de que esta tecnología resulte esencial en la exploración de Marte. Puede, incluso, que nos lleve más allá del planeta rojo. Ya veremos.
Imagen | SpaceX
Más información | The Conversation
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