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La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) ha comenzado a desarrollar la "primera nave espacial interplanetaria de propulsión nuclear" con el objetivo de lanzarla a Marte en 2028. Se espera que este proyecto, denominado "Space Reactor-1 (SR-1) Freedom", proporcione capacidades eficientes de transporte masivo en el espacio profundo al estar equipado con un sistema de propulsión eléctrica nuclear.

Este plan, anunciado esta semana por el administrador de la NASA, Jared Isaacman, está llamando la atención porque va más allá de simplemente llegar a Marte y podría ser el fruto de más de 60 años de pruebas de propulsión nuclear y proyectos fallidos.

¿Por qué es esto importante?

Actualmente, la mayoría de las sondas del espacio profundo dependen de motores de propulsión química. La propulsión química proporciona un empuje explosivo, pero su baja eficiencia de combustible limita los viajes interplanetarios de larga distancia. Por otro lado, la propulsión eléctrica nuclear tiene una eficiencia de empuje mucho mayor en comparación con el combustible, por lo que puede cambiar las reglas del juego en la exploración del espacio profundo.

El SR-1 Freedom está equipado con un reactor de fisión nuclear miniaturizado similar a las centrales nucleares de la Tierra. Este método utiliza la energía producida por este reactor nuclear para impulsar el motor de iones. Los motores de iones obtienen empuje ionizando y acelerando gases como el xenón o el criptón. Aunque el empuje en sí es débil, puede funcionar de forma continua durante mucho tiempo, por lo que su velocidad acumulada supera la de un motor químico.

Contexto histórico de las naves espaciales de propulsión nuclear

El uso de la energía nuclear en el espacio exterior se ha intentado desde los primeros días de la era espacial. En la década de 1950, el 'Proyecto Orión' era un concepto poco convencional que obtenía propulsión de las ondas de choque de continuas explosiones nucleares detrás de una nave espacial. En la década de 1970, el 'Proyecto Daedalus' de la Sociedad Interplanetaria Británica también propuso un motor de fusión nuclear.

De hecho, uno que se utiliza desde hace mucho tiempo es el generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG). RTG convierte el calor de desintegración radiactiva del plutonio-238 en electricidad. La vida media del plutonio-238 es de unos 88 años, por lo que puede proporcionar energía estable a las naves espaciales durante décadas.

La NASA puso RTG en el espacio por primera vez en 1961 en el marco del proyecto 'SNAP-3'. En aquel momento, 96 gramos de plutonio-238 producían sólo 2,5 vatios de potencia. Desde entonces, la tecnología ha avanzado drásticamente y se han instalado RTG en los rovers Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2, New Horizons, Viking Mars Landers y Curiosity y Perseverance.

En particular, los vehículos exploradores de Marte Spirit y Opportunity dependían únicamente de paneles solares, pero sufrieron una fuerte disminución en el suministro de energía debido al polvo de Marte. Esta experiencia demostró claramente la necesidad de RTG.

Diferencia entre propulsión eléctrica nuclear y RTG

El RTG es una "fuente" de energía que proporciona electricidad a los equipos y sistemas de comunicación de la nave espacial, pero no genera propulsión directamente. Por otro lado, la propulsión eléctrica nuclear obtiene propulsión real impulsando un motor de iones con la potencia producida por un reactor de fisión nuclear.

Los motores de iones funcionan de dos maneras. Uno es un método para acelerar iones usando el 'efecto Hall' usando un campo electromagnético, y el otro es un método de 'propulsor de iones de rejilla' que acelera y pulveriza iones cargados positivamente hacia una rejilla cargada negativamente. Al funcionar emite una característica luz azul.

En la exploración del sistema solar interior se utiliza la "propulsión eléctrica solar", que suministra energía al motor de iones con paneles solares. Sin embargo, dado que la eficiencia de la energía solar disminuye rápidamente cuanto más nos alejamos del sol, la propulsión eléctrica nuclear es esencial para la exploración de exoplanetas.

Perspectivas de futuro [análisis de IA]

Si SR-1 Freedom tiene éxito, es muy probable que cambie el paradigma de los viajes espaciales interplanetarios. La propulsión eléctrica nuclear puede convertirse en una tecnología fundamental para la exploración no sólo de Marte sino también de exoplanetas como Júpiter y Saturno, e incluso para la construcción de puestos de avanzada interestelares.

En particular, a medida que se acerca la era de la exploración tripulada de Marte, aumenta la necesidad de transporte de carga a granel. La alta eficiencia del combustible de la propulsión eléctrica nuclear es adecuada para buques de carga y de suministro, y se espera que desempeñe un papel clave en la construcción de infraestructura de exploración tripulada.

Sin embargo, operar un reactor de fisión nuclear en el espacio plantea muchos desafíos técnicos. Los desafíos que deben abordarse incluyen el blindaje contra la radiación, la gestión del calor y la garantía de la confiabilidad a largo plazo. Para que el objetivo de lanzamiento de 2028 se haga realidad, se espera que se lleve a cabo un desarrollo tecnológico intensivo durante los próximos tres años.