El Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea da un gran salto hacia la nueva era espacial con planes para sistemas de naves espaciales de propulsión nuclear
por Tim McMillan
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Arte conceptual del hábitat de tránsito de Marte y el sistema de propulsión nuclear (Crédito: NASA). |
En una medida audaz que se hace eco de las ambiciones de los primeros días de la exploración espacial, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. (AFRL) está revisando el concepto de nave espacial de propulsión nuclear.
El 29 de septiembre, AFRL anunció que había otorgado importantes contratos a figuras líderes de la industria, incluidas Lockheed Martin, Westinghouse Government Services e Intuitive Machines, para avanzar en el desarrollo de reactores de propulsión nuclear para futuros diseños de naves espaciales.
La decisión marca un cambio de paradigma de la energía eléctrica y solar tradicional hacia el uso de la fisión nuclear para alimentar los satélites y vehículos espaciales de próxima generación de la Fuerza Aérea.
La iniciativa surge del Programa Conjunto de Tecnología Emergente de Suministro de Energía Nuclear en órbita, o JETSON, administrado por la Dirección de Vehículos Espaciales de la AFRL con sede en la Base de la Fuerza Aérea de Kirtland en Nuevo México.
Durante un panel virtual organizado por la Sociedad Nuclear Estadounidense, el director del programa, el teniente coronel Tommy Nix, explicó que JETSON tiene como objetivo proporcionar a la Fuerza Espacial la capacidad de realizar misiones más allá de la órbita terrestre geosincrónica. La órbita terrestre geosincrónica, que se extiende a más de 35.000 kilómetros de la superficie de la Tierra, es actualmente la región más lejana utilizada por los satélites militares.
“A medida que nos alejamos cada vez más de nuestro conjunto de misiones actual, necesitaremos mayor potencia para cubrir volúmenes [de espacio] más grandes”, enfatizó el teniente coronel Nix. "Así que ahí es donde se centra gran parte de la atención de nuestros programas".
Desarrollar una nave espacial de propulsión nuclear no es un concepto nuevo. Lanzado en 1946, una iniciativa conjunta de la Fuerza Aérea y la Comisión de Energía Atómica, el programa de Propulsión Nuclear de Aeronaves (ANP), gastó más de una década y mil millones de dólares tratando de desarrollar un sistema de propulsión nuclear para vehículos aeroespaciales.
En 1961, el presidente John F. Kennedy canceló el programa ANP y escribió en una declaración: “Se han dedicado casi 15 años y alrededor de mil millones de dólares al intento de desarrollar un avión de propulsión nuclear; pero la posibilidad de conseguir un avión militarmente útil en un futuro previsible es todavía muy remota”.
El “Proyecto Rover”, o Programa de Aplicación de Motor Nuclear para Vehículos Cohetes (NERVA), fue otro esfuerzo conjunto para desarrollar un motor de cohete térmico nuclear para naves espaciales, lanzado por la NASA y la AEC en 1955.
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Diagrama que muestra el motor de cohete Kiwi desarrollado en el marco del Proyecto Rover (Crédito: Comisión de Energía Atómica/Dominio público). |
En 1969, la NASA había desarrollado y probado con éxito su motor de propulsión nuclear NERVA-XE “docenas de veces” y tenía la intención de utilizarlo para una misión tripulada a Marte en 1978 y establecer una base lunar permanente en 1981. Sin embargo, NERVA fue cancelado por el presidente Richard Nixon en 1973, antes de que se realizaran pruebas de vuelo.
A partir de 1987, Estados Unidos volvió a probar las aguas de la propulsión nuclear bajo un programa de acceso especial no reconocido cuyo nombre en código era “Proyecto Timberwind”. El programa finalmente fue cancelado en 1992 después de que fuera expuesto por el ahora director del Proyecto sobre Secreto Gubernamental de la Federación de Científicos Estadounidenses, Steven Aftergood.
“Es una máquina tan peligrosa como cualquiera que pueda imaginar”, describiría más tarde Aftergood la intención del Proyecto Timberwind de utilizar un cohete de dos etapas acoplado a un reactor nuclear. “Puro aventurerismo científico”.
En 2003, la NASA volvió a intentar desarrollar sistemas de propulsión nuclear para misiones espaciales de larga duración bajo un programa denominado "Proyecto Prometheus". Sin embargo, este esfuerzo sólo duró tres años y 442,6 millones de dólares antes de ser cancelado en 2006.
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Concepto artístico de Prometeo I, una propuesta de propulsión eléctrica nuclear (Crédito: NASA/Dominio público). |
A la luz de casi 80 años de fracasos, algunos expertos aeroespaciales y funcionarios del Departamento de Defensa creen que ahora es el momento adecuado para aprovechar finalmente la propulsión espacial nuclear.
En su sitio web, el Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA) señala que “los recientes avances tecnológicos, junto con los cambios políticos/mundiales en relación con el espacio”, están creando “posibilidades interesantes” para la energía nuclear en la “nueva era espacial”.
En 2021, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del Departamento de Defensa anunció que había adjudicado contratos a General Atomics, Blue Origin y Lockheed Martin para la primera fase de su programa Cohete de Demostración para Operaciones Agiles Cislunares (DRACO).
Según DARPA, DRACO tiene como objetivo desarrollar y colocar un sistema de propulsión térmica nuclear (NTP) sobre la órbita terrestre baja en 2025.
Durante el panel virtual de la Sociedad Nuclear Estadounidense, el teniente coronel Nix se mostró cauteloso al discutir en qué se diferenciaba JETSON de DRACO o cómo los dos programas podrían complementarse entre sí.
"Si bien hay algo de propulsión y cosas que estamos considerando hacer con DRACO más adelante", dijo el teniente coronel Nix. "Nuestro enfoque en este momento está en la producción nuclear y su aplicación a cargas útiles más nuevas y operar de manera independiente del sol, en nuevas arquitecturas que actualmente estamos planificando y buscando proporcionar una presencia de fuerza en nuevas partes del espacio a medida que nos expandimos fuera de la Geo Campana".
Anuncios anteriores han aclarado que JETSON no es un programa de propulsión nuclear como DRACO. En cambio, la iniciativa se centra en el desarrollo de sistemas de energía nuclear que puedan utilizarse en el espacio.
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Imágenes conceptuales de naves espaciales utilizadas en futuras misiones, como las que están desarrollando la NASA y la AFRL (Crédito: AFRL). |
Los expertos aeroespaciales dicen que el reciente regreso a los vuelos espaciales con propulsión nuclear está motivado por la carrera espacial en curso entre Estados Unidos y China y la necesidad del ejército estadounidense de ser más maniobrable más allá de la órbita de la Tierra.
Para que los satélites o las naves espaciales cambien con frecuencia de posición o transporten cargas útiles sofisticadas se requiere más energía eléctrica que la que pueden proporcionar los paneles solares convencionales o los sistemas alimentados por baterías.
"Hoy en día, si necesitamos una potencia mayor, hay que incluir esa potencia en el diseño del panel solar o llevar baterías para almacenar esa energía y luego enviarla al sistema eléctrico", explicó el teniente coronel Nix.
Sin embargo, los reactores de fisión, señala el teniente coronel Nix, pueden ajustar su producción, proporcionando potencialmente energía eléctrica adicional según la demanda. Esto puede impulsar sensores e instrumentos más potentes, eliminando la dependencia de la batería.
Las tendencias recientes en los sectores espacial militar y comercial subrayan la creciente necesidad de sistemas estables y de alta energía en la próxima era de exploración espacial. Aún no está claro si esto se traducirá en el dominio de las naves espaciales de propulsión nuclear.
Según el Departamento de Defensa, Lockheed Martin Space recibió 33,7 millones de dólares para perfeccionar el diseño técnico del reactor de propulsión nuclear JETSON.
Westinghouse Government Services recibirá 16,9 millones de dólares para “realizar análisis, estudios comerciales y explorar estrategias de reducción de riesgos para investigar cómo se podría implementar un sistema de fisión nuclear de alta potencia desde un punto de vista de subsistema, nave espacial y arquitectura”.
Finalmente, Intuitive Machines recibió 9,4 millones de dólares para proporcionar un nuevo concepto y diseño de nave espacial que emplee un “sistema compacto de energía de radioisótopos”.
Cada uno de los contratos estará vigente hasta diciembre de 2025.
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