Los ingenieros de la Universidad de Ohio están experimentando con un motor térmico nuclear con uranio líquido, más eficiente que los químicos, que permitirá ir y volver a Marte en un año.
Con la tecnología actual de cohetes, ir a Marte cuesta entre siete meses y un año, lo mismo si hubiera que emprender el viaje de vuelta. Los cohetes utilizan combustibles químicos, como oxígeno líquido, hidrógeno o metano líquido.
Los Ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio trabajan en una nueva forma de alimentar motores de cohete. Proponen usar uranio líquido para un tipo más rápido y eficiente de propulsión nuclear. El objetivo es permitir viajes de ida y vuelta a Marte en el plazo de un solo año. El plan encaja con las ambiciones de NASA y de sus socios privados. Miran a la Luna y a Marte con intención de establecer una presencia humana regular. Para sostenerla, hace falta impulsar naves más lejos y hacerlo más deprisa. La propulsión térmica nuclear ocupa hoy la primera fila de tecnologías que quieren reducir tiempos de viaje y admitir cargas más pesadas.
Viajar más rápido que antes deja de ser lema y pasa a ser plan de trabajo. La propulsión nuclear usa un reactor para calentar un propelente líquido a temperaturas extremas. Al convertirse en gas y salir por la tobera, ese gas genera empuje. El concepto recién desarrollado, el cohete térmico nuclear centrífugo, emplea uranio líquido para calentar el propelente de forma directa. Con ese acoplamiento térmico, el motor promete mayor eficiencia que los cohetes químicos, y también que otros motores nucleares. Los resultados aparecen en una nueva investigación publicada en Acta Astronautica.
Si el enfoque funciona, el CNTR permitiría a las naves viajar más lejos con menos combustible. Los motores químicos tradicionales rondan los 450 segundos de impulso específico con una cantidad dada de propelente. Los motores nucleares pueden alcanzar en torno a 900 segundos. El CNTR podría empujar esa cifra incluso más arriba.
“Podrías tener un viaje seguro de ida a Marte en seis meses, por ejemplo, en lugar de hacer la misma misión en un año”, dijo Spencer Christian, doctorando en Ohio State y líder de la construcción del prototipo del CNTR, en un comunicado. “Según lo bien que funcione, el prototipo del motor CNTR nos está empujando hacia el futuro”.
La promesa no solo es velocidad. El CNTR podría usar distintos tipos de propelente. Entre las opciones figuran amoníaco, metano, hidracina o propano. Son sustancias que se pueden encontrar en asteroides u otros objetos del Sistema Solar. Poder repostar con recursos locales sería una ventaja logística nada menor.
El concepto aún está en pañales. Quedan desafíos de ingeniería antes de que un CNTR vuele a Marte. Los equipos trabajan para asegurar que el arranque, la parada y la operación continua no introduzcan inestabilidades. También buscan minimizar la pérdida de uranio líquido durante el funcionamiento.
Ese control fino importa porque el corazón del sistema es un circuito de metal líquido sometido a alta temperatura. La circulación centrífuga mantiene el uranio confinado y alejado de las paredes. Si el flujo se altera, aparecen pérdidas de calor y de material. Evitarlas es clave para la seguridad y el rendimiento.
Otra pieza del rompecabezas es la tobera y el intercambio de calor. El propelente debe calentarse mucho y de forma uniforme antes de expandirse. Demasiado frío, y se pierde empuje. Demasiado caliente, y se castigan materiales y sellos.
El cambio de propelentes abre más frentes de ensayo. El amoníaco es fácil de almacenar, pero su química exige cautela. El metano tiene buen rendimiento, aunque reclama temperaturas controladas. La hidracina es energética, pero tóxica, así que la manipulación complica operaciones. El propano añade otra opción conocida.
El impulso específico ofrece una guía clara. Doblar la eficiencia con respecto a un motor químico significa más carga útil o más margen de maniobra. En trayectorias a Marte, recortar meses de viaje reduce riesgo para la tripulación y coste de operaciones. Menos tiempo en ruta, menos exposición a radiación.
Queda trabajo en pruebas, materiales y validación. Un prototipo debe demostrar que la teoría se traduce en empuje estable. Que la dinámica de fluidos en rotación no se rebela a media potencia. Que el uranio líquido se queda donde debe, y que el sistema responde bien a órdenes rápidas.
El programa también necesita continuidad. Tecnología espacial y prisa rara vez combinan bien sin financiación sostenida. Hacer hueco para madurar un motor así requiere prioridades claras y paciencia, incluso cuando el calendario aprieta.
“Tenemos un entendimiento muy bueno de la física de nuestro diseño, pero todavía hay desafíos técnicos que debemos superar”, dijo Dean Wang, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en Ohio State y miembro sénior del proyecto CNTR, en un comunicado. “Necesitamos mantener la propulsión nuclear espacial como una prioridad constante en el futuro, para que la tecnología tenga tiempo de madurar”.
REFERENCIA
Addressing challenges to engineering feasibility of the centrifugal nuclear thermal rocket
