Para llevar misiones tripuladas a Marte hace falta energía. Mucha y eficiente. Decirlo es fácil; encajar el reto, no tanto. En su empeño por afrontar ese desafío y despejar el difícil camino al planeta rojo, la NASA parece estar prestando una atención firme a la energía nuclear. Sobre la mesa tiene ya dos tecnologías para sus cohetes con las que aspira a marcar la diferencia en las próximas misiones espaciales y, en concreto, la carrera a Marte: la propulsión térmica nuclear y la propulsión eléctrica nuclear. Ambas ofrecen ventajas como el ahorro de combustible, logística y tiempo.
¿En qué consisten una y otra?
A grandes rasgos, la primera —la térmica nuclear— funciona de una forma similar a la propulsión química, aunque cambiando la cámara de combustión por un reactor nuclear que calienta un propulsor criogénico. El sistema operaría como un transbordador, con un cohete que se acopla a otros elementos de transporte. La segunda, la propulsión eléctrica nuclear, se parece más a una planta de energía nuclear como las que encontramos en la Tierra, con reacciones de fisión para generar electricidad que, a su vez, puede aprovecharse para alimentar un sistema similar al que utiliza la nave Dawn de la agencia espacial valiéndose, en su caso, de la energía solar.
Valorar ventajas e inconvenientes
Cada una de las opciones tiene sus pros y contra, claro. Como detalla Scientific American, la térmica nuclear requiere un inmenso volumen de propulsor criogénico que exigirá, con probabilidad, tanques de almacenamiento en órbita. Otro de sus principales hándicaps es la enorme temperatura que generará. Eso sí, precisamente por las características del sistema de propulsión las misiones tendrían que ponerlo en marcha durante períodos relativamente breves de tiempo.
La propulsión eléctrica nuclear, que presenta un sistema más complejo, demanda sin embargo un mayor tiempo de funcionamiento. Al estar menos desarrollada su nivel de rendimiento no se adapta del todo a los que son necesarios para Marte y la nave que la incorpore necesitaría en cualquier caso de un pequeño “empujón” inicial con un sistema de propulsión química en momentos clave de los trayectos, como al salir de la Tierra o al entrar y partir de la órbita del planeta rojo.
De las dos opciones, la que parece mejor posicionada en la carrera para lograr misiones tripuladas a Marte es la propulsión térmica nuclear. Hace medio año, de hecho, el Congreso de EE. UU. destinó 110 millones de dólares a la NASA para que avanzara en el desarrollo de un nuevo cohete nuclear con este tipo de tecnología capaz de transportar carga y tripulación en viajes interplanetarios.
También las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (NASEM) lo apuntan como el enfoque más apropiado en el estudio que ha acometido tras recibir un encargo de la propia NASA en 2020. La térmica cuenta además con otro plus importante: la experiencia acumulada por los propia EE. UU. a mediados del siglo pasado con experiencias como el Proyecto Rover.
Lo que parece claro es que la NASA busca marcar la diferencia con energía nuclear, sobre todo para objetivos tan ambiciosos como establecer una base en la Luna o enviar misiones tripuladas al planeta rojo. El calendario tentativo fijado por la NASA contempla un lanzamiento de carga con propulsión nuclear a Marte ya en 2033 y una misión humana en 2039 que exigiría un viaje de ida y vuelta de cerca de dos años. Entre otras cosas, este tipo de energía evitaría el número de vuelos necesarios para llevar combustible que sería necesario con la tecnología convencional.
Superficie de Marte. Fuente: NASA
Durante un viaje de ida y vuelta al planeta rojo un sistema de propulsión química exigiría, según los cálculos de Scientific American, elevar de la Tierra entre más del doble y casi 10 veces el tonelaje de la Estación Espacial Internacional (ISS). Aunque los sistemas de lanzamiento actuales sean sustituidos por otros más rentables, como el Starship, que permite su reutilización, y se aumente la masa que se puede transportar, una misión al planeta rojo con propulsión con combustible químico representaría un coste elevado. La masa total que exigiría la propulsión nuclear es sin embargo muy inferior y supondría, más o menos, el equivalente a aproximadamente una o dos ISS.
El sistema sería más eficiente y acortaría tiempos. Como apunta el MIT, la energía nuclear ha impulsado cohetes durante décadas, pero para que las naves puedan alcanzar mayores distancias y velocidades es fundamental mejorar la tecnología. Entre las opciones sobre la mesa, el centro apunta a la creación de un potente reactor de fisión o el desarrollo de un motor de fusión.
En 2013 un grupo de investigadores de la Universidad de Washington financiados por la NASA trabajaban en un motor de fusión nuclear que, según sus responsables, permitiría realizar viajes a Marte en un plazo de entre uno y tres meses, en función de las condiciones que se encontrase la nave, tiempos en cualquier caso muy inferiores a los que se manejan con motores de propulsión. Hace un año se apuntaba a un plazo similar, de 30 días, desde Princeton.
Los expertos apuntan que para alcanzar el objetivo de realizar vuelos de carga con propulsión nuclear ya en 2033, claves para posicionar materiales y servir de simulacro a las misiones tripuladas, urge afrontar decisiones críticas. Uno de los retos que afrontan es la ardua burocracia que requiere lanzar materiales nucleares al espacio, sobre todo cuando el sistema de fisión se basa en uranio altamente enriquecido, algo que exige incluso el visto bueno formal de la Casa Blanca.
Hay avances en firme, en cualquier caso. Hace menos de un año la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) de EE. UU. anunciaba sus planes de poner en órbita un cohete nuclear ya en 2025, un vehículo de propulsión termonuclear que se enmarca en el programa DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).
El objetivo de DARPA es poner a prueba un sistema de propulsión termonuclear en cohetes en un plazo corto y con una gran ventaja añadida: dadas sus características, minimizaría las pruebas en Tierra y ahorraría la compleja burocracia que podría dilatar plazos y costes. Se realizarán pruebas, claro, pero la primera vez que se encienda el reactor será en el espacio. Los EE. UU. no son en cualquier caso los únicos que trabajan en la tecnología nuclear. En 2018 la agencia rusa Roscosmos informaba también de sus planes de retomar viejos proyectos con el propósito de desarrollar un cohete de propulsión nuclear que le permita realizar viajes interplanetarios.
Vía | Scientific American
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