Necesitamos motores nucleares más potentes para explorar más lejos y más rápido en el espacio

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El año pasado, viajero 2 finalmente irrumpió en el espacio interestelar después de viajar más de 11,2 mil millones millas Esta misión épica fue posible gracias a la energía nuclear, la tecnología que ha impulsado las naves espaciales durante décadas.

Las naves espaciales como el par Voyager funcionan con generadores termoeléctricos de radioisótopos, o RTG. Estos motores se basan en el hecho de que las sustancias radiactivas liberan calor a medida que se descomponen. Al convertir el calor generado por la descomposición del plutonio-238 (P-238) en electricidad, las naves espaciales siguen funcionando mucho después de que los rayos del sol sean un destello distante.

Pero los RTG también nos están limitando. Si queremos enviar naves espaciales, o humanos, más lejos, más rápido y con mayor frecuencia, no podemos seguir confiando en las mismas tecnologías nucleares de hace décadas. ¿Cómo podemos expandir nuestro alcance?

que esta pasando ahora mismo

Nuestro suministro de plutonio-238 se está agotando. El lote original se fabricó en los EE. UU. como un subproducto de la creación de plutonio-239 apto para armas durante la Guerra Fría. Para seguir explorando, la NASA necesita mucho más.

Oak Ridge National Lab asumió la tarea de fabricarlo en 2012. Fue un proceso manual lento para hacer incluso unos pocos gramos. Pero el mes pasado, los investigadores de Oak Ridge Anunciado finalmente habían desarrollado una forma de automatizar y aumentar la producción de gránulos de neptunio y aluminio necesarios para fabricar P-238. Los gránulos se transforman en el precioso P-238 presionándolos y encerrándolos en tubos de aluminio e irradiándolos en un reactor.

La creación de estos gránulos fue el mayor cuello de botella en el proceso, y sacar a los humanos de la ecuación requirió mucha experimentación. En mucho trabajo nuclear, se trata de cocinar y mirar, dice el director del programa, Bob Wham. Usted lo diseña, poniendo muchos factores de seguridad en el diseño; llevarlo a cabo; y ver si funciona como esperabas. Después de años de trabajo automatizando la medición y la fabricación, lo hizo.

El laboratorio ahora produce 50 gramos de P-238 al año, pero espera llegar a 400 gramos al año pronto. Predice que podrá alcanzar el objetivo anual de la NASA de 1,5 kg en dos años. Cuantos más P-238 tengamos, más misiones podremos enviar al espacio profundo.

Pasos pequeños

La NASA también ha investigado la fabricación de RTG más eficientes llamados eMMRTG, o RTG multimisión mejorados. Pero para realmente dar un paso más grande hacia adelante, tenemos que buscar algo nuevo. Eventualmente necesitaremos sistemas de mayor potencia. Solo la fisión puede proporcionar eso en cualquier tipo de escenario a corto plazo, dice el investigador del Laboratorio Nacional de Los Álamos, David Poston.

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Ingresar kilopotencia .

Poston es el diseñador jefe de reactores de Kilopower, un prototipo de reactor de fisión que la NASA probado con éxito el año pasado. Podría proporcionar energía en el transcurso de largas misiones, posiblemente incluso para puestos avanzados planetarios humanos. La forma en que evolucionamos para que fuera factible fue simplificando las cosas, dice Poston. Hemos tenido muchos programas de reactores espaciales en los últimos 30 años, pero todos han fallado. Sobre todo porque se volvieron demasiado caros. Kilopower actualmente tiene una potencia de 4 kilovatios, pero los investigadores esperan llegar a los 10 kW.

saltos gigantes

Ha habido algunas ideas nucleares de pastel en el cielo durante un tiempo, incluida la detonación de bombas atómicas en la parte trasera de la nave espacial en lo que se llama propulsión de pulsos nucleares (Es posible que pueda detectar algunos problemas prácticos con ese). Pero algunas personas todavía están trabajando para hacer realidad algunas ideas igualmente locas.

Uno de esos equipos está en Princeton Satellite Systems, que busca generar megavatios de energía mediante la fusión. Sí, hemos pasado de vatios a kilovatios a megavatios. Probablemente estés familiarizado con la fusión: sucede en el cielo todos los días por cortesía de nuestro sol. La fusión produce varias veces la cantidad de energía que crea la fisión, pero es difícil de controlar.

Princeton Satellite Systems está desarrollando un unidad de fusión directa , que utiliza campos magnéticos para generar corriente en el plasma y calentarlo hasta mil millones de °C. El equipo dice que el empuje que produciría (teóricamente) la máquina del tamaño de una minivan reduciría los tiempos de viaje entre sistemas solares a más de la mitad (los viajes a Plutón tomarían alrededor de cuatro años en lugar de nueve), con energía de sobra.

Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Departamento de Energía de EE. UU.

Si tienes energía cuando llegues allí, puedes hacer muchos experimentos geniales, dice el físico de la empresa, Charles Swanson. Una de las cosas más geniales Cassini hizo son imágenes de radar de la luna Titán de Saturno. Pero el radar consume mucha energía y era limitado. Tener un megavatio de energía libera opciones.

La compañía ha recibido una gran cantidad de fondos de la NASA y el Departamento de Energía de los EE. UU., por lo que parece que alguien cree que este lanzamiento a la luna podría funcionar. Pero seamos francos: no sucederá pronto, ni siquiera durante nuestra vida. La fusión aún se encuentra en las primeras etapas de investigación aquí en la Tierra.

Aun así, sigue siendo divertido imaginar lo que podría hacer posible. Eso pudo sea ​​el salto que necesitamos para acelerar nuestros viajes a los planetas exteriores y más allá.

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