Usuario:Diego A. Rosas/Taller
La propulsión termonuclear es una técnica que ha sido diseñada y conceptualizada para ser capaz de generar la energía necesaria para sostener viajes espaciales de larga duración, esto con el objetivo de sustituir a la propulsión química, la cual usa combustibles de propulsión sólidos y líquidos y con la cual los viajes que se planea hacer (como a Marte) tomarían mucho tiempo[1]; comparado con la propulsión química, la propulsión nuclear haría este viaje en aproximadamente 4 meses[2].
Historia[editar]
En la década de los años 60, en Estados Unidos se hizo investigación sobre este tema por medio del programa NERVA (por sus siglas en inglés significa Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications[3]) y en la década de 1980 se amplió el conocimiento acerca de la transferencia de calor[4]. En 1969 se llego a planear un viaje a Marte en el que se usarían 3 motores NERVA y durante la fase de pruebas se cumplieron casi todos los requerimientos[2]. Desgraciadamente, el programa NERVA terminó en 1972[3] y debido a controversias (políticas y ambientales) existentes en cuanto a las pruebas que necesitan realizarse, la investigación en esta tecnología ha sufrido un duro golpe[4].
Características[editar]
Así como en la Tierra los reactores nucleares sirven para producir energía eléctrica, en un cohete espacial serviría para producir calor y energía necesarios para impulsarlo[4]. Existen dos opciones principales mediante las cuales se puede aprovechar la energía nuclear: convertir la energía producida por la reacción nuclear en energía cinética de un propulsor o convertir la energía nuclear en electricidad[3] . En la primera opción, el proceso es sencillo: de una reacción de fisión nuclear se obtiene el calor que es transmitido por medio de fragmentos de fisión a un propulsor hasta estar en equilibrio térmico y es el propulsor caliente el que da el impulso al cohete al salir expandido por una boquilla[3]. El reactor de fisión nuclear usado en el cohete debe ser mucho más pequeño que uno convencional. Un material que puede ser usado en el reactor es el uranio-235[5]. En cuanto al propulsor, este puede ser hidrógeno líquido, el cual, al absorber calor, ayuda a enfriar el reactor nuclear. El impulso producido por el propulsor es de aproximadamente 106 Newtons[4]. La ventaja principal que ofrece este modelo de propulsión es que ofrece energía para mucho tiempo y si se le pone más combustible, es reutilizable. De igual manera, una ventaja de suma importancia es que, al reducir el tiempo de viaje, se reducen también la exposición a la radiación presente en el espacio y “los efectos negativos de la caída libre”[4]. La desventaja principal es la polémica que causan sus pruebas[4].
En la segunda opción, la de convertir en energía eléctrica a la nuclear, el nombre explica al proceso, en el cual la electricidad se obtiene gracias a “ciclos termodinámicos, como Striling o Brayton, por directa conversión termiónica o termoeléctrica, por conversión magneto-hidro-dinámica o por procesos más avanzados” [3]. Esta electricidad es la que pone en operación a un propulsor eléctrico[3]. El ciclo Stirling se puede usar en misiones largas en el rango entre 50W y 50kW mientras que el ciclo Brayton es más para propulsión eléctrica avanzada en un rango mayor a 50kW[5].
Existió una tercera opción, la cual fue formulada en la década de 1950, sin embargo en la actualidad ya no existe como tal. Este modelo, conocido como proyecto Orión, consistía en realizar una serie de explosiones nucleares en la popa de las naves espaciales como método de propulsión. La manera en la que se llegó a esta conclusión es que algunos científicos observaron que cerca del origen de una explosión nuclear, algunas partículas cubiertas de grafito quedaban sin daño alguno. Esto dio la idea de poner en los cohetes materiales que durante su ablación por la explosión nuclear, impulsaran al cohete. Se llego a planear la inclusión de materiales que protegieran a los tripulantes de la nave. Más adelante, este proyecto resurgió pero sustituyendo las explosiones nucleares con sus versiones en miniatura[3].
Una cuarta opción que no está muy relacionada con la energía y las reacciones nucleares pero que es muy interesante; es el uso de isótopos radioactivos. En este modelo “el radioisótopo calienta un material termoeléctrico como telururo de plomo, el cual genera potencial eléctrico”[5]. Una desventaja de este modelo es que los aparatos electrónicos requieren protección, sin embargo, al igual que con el modelo de los cohetes nucleares, es que la cantidad de energía suministrada es bastante considerable[5].
Referencias[editar]
- ↑ Trevathan, J., Woodard, D. & Friedensen, V. (2006). «How can we travel faster in space?» (en inglés). Consultado el 2 de marzo de 2017.
- ↑ a b Fishbine, B., Hanrahan, R., et al. (s/f). «NUCLEAR ROCKETS: To Mars and Beyond». Los Alamos National Laboratory (en inglés). Consultado el 16 de marzo de 2017.
- ↑ a b c d e f g Cysz, Paul A.; Bruno, Claudio (2009). Future spacecraft propulsion systems: enabling technologies for space exploration (en inglés). Chichester: Springer. ISBN 9783540888130.
- ↑ a b c d e f Mark Davies, ed. (2003). «Propulsion Systems». Standard Handbook for Aeronautical and Astronautical Engineers (en inglés). McGraw-Hill Professional. ISBN 9780071362290.
- ↑ a b c d Patel, M.R (2005). Spacecraft Power Systems (en inglés). Florida: CRC Press. ISBN 9780849327865.