Un grupo de investigadores ha planteado un sistema de lo más intrigante: un microrreactor lunar que permitiría mantener las bases lunares en funcionamiento durante la noche lunar. Es uno de los grandes retos que hay que resolver cuando pensamos en la presencia humana en nuestro satélite…
Un microrreactor lunar que puede ser muy útil
Aunque cada vez estamos más cerca de tener presencia humana en la Luna, todavía queda un gran obstáculo que superar: la noche lunar. Dura alrededor de 14 días terrestres y, en ella, la temperatura puede caer hasta los -223°C. Para sobrevivir en esas condiciones hace falta una fuente de energía que no aparezca y desaparezca junto con el Sol. Algo que no dependa de reservas de carbón, gas o viento. La mejor solución, por supuesto, es la energía nuclear. Eso es, precisamente, lo que analiza un nuevo estudio, que plantea un nuevo tipo de reactor nuclear…
Algo que resulta muy interesante porque no solo podría alimentar los sistemas de un hábitat, sino también las tecnologías necesarias para extraer materiales. El uso de recursos in situ (ISRU, por sus siglas en inglés) será importantísimo para cualquier base lunar a largo plazo. Transportar desde la Tierra todos los suministros necesarios para construir y mantener una base lunar es demasiado caro, con un coste de decenas de miles de dólares por kilogramo. Por suerte, buena parte de los materiales necesarios para construir esas bases ya están disponibles en la Luna.
El problema es que están atrapados en el fino polvo de la superficie que denominamos regolito. Para extraer oxígeno y materiales útiles del regolito lunar, los investigadores han recurrido a un proceso llamado electrólisis de sales fundidas. Consiste en disolver el polvo lunar en una sal líquida, hacer pasar una corriente eléctrica y extraer el oxígeno. Como resultado se obtienen aleaciones metálicas útiles para construir estructuras. Sin embargo, el proceso consume muchísima energía y necesita temperaturas superiores a 900°C para funcionar.
Una temperatura que se puede alcanzar de diferentes maneras
En los diseños tradicionales de bases lunares, esas temperaturas se podrían alcanzar mediante calentadores eléctricos alimentados por algún sistema de generación de electricidad. Generalmente se plantea que sea un sistema nuclear o solar. Sin embargo, durante el proceso de conversión de la energía en electricidad se pierde un 60% en forma de calor residual. Eso reduce muchísimo la eficiencia cuando se intenta alimentar procesos que consumen mucha energía. Aquí entra en juego la idea de un microrreactor lunar.
Recibe el nombre de MULE y tiene varias características interesantes. La primera tiene que ver con la manera en la que aprovecha su energía térmica. En lugar de convertir directamente en electricidad la energía térmica, producida por las reacciones nucleares, MULE utiliza una cascada de aprovechamiento del calor. El primer paso consiste en alimentar la reacción de electrólisis de sales fundidas, fundamental para la supervivencia de cualquier base lunar permanente. Se espera que el reactor produzca temperaturas de unos 1000°C, por lo que estaría dentro del intervalo necesario.
Además, el sistema incluiría un banco de almacenamiento térmico, como una batería que almacena calor en lugar de electricidad. Esto permitiría estabilizar el suministro térmico y mantener el proceso en funcionamiento si MULE tuviese que apagarse por algún motivo. El siguiente paso de la cascada sería la generación de electricidad, que los autores del estudio esperan realizar a unos 750°C. Después de transferir gran parte de su energía térmica a la turbina, el gas se enfría hasta unos 150°C. Ese calor se utilizaría para calentar los propios hábitats.
Un microrreactor lunar muy interesante
Uno de los aspectos más importantes es que todo el sistema mide solo 2,3m de longitud por 0,78m de ancho. Su masa es de solo 2,1 toneladas. Por tanto, está perfectamente dentro de las capacidades de transporte de los cohetes como Starship o New Glenn. Para demostrar que el sistema podía funcionar, los investigadores recurrieron a diferentes simulaciones para entender el comportamiento de millones de neutrones mientras se desplazaban y rebotaban por el interior del reactor. En la simulación, el objetivo era que el combustible permitiese una vida operativa de 10 años.
Los resultados superaron esa expectativa de largo. Después de 10 años simulados, se conservaba más del 98% del combustible original. Al prolongar la simulación, determinaron que MULE podría funcionar durante 95 años sin necesidad de repostar combustible. Eso no significa que no pudiesen aparecer problemas en ese tiempo. Habría muchos retos que superar y aspectos que tener en cuenta. Por ejemplo, aspectos como el blindaje para proteger el entorno de la radiación. Una solución pasaría por enterrar el reactor bajo varios metros de regolito lunar.
De momento, no tenemos ninguna tecnología de excavación lunar que pueda abrir un agujero suficientemente grande para alojar un microrreactor lunar como este. Aunque podría llegar en un futuro no muy lejano. Sea como fuere, es interesante ver que los ingenieros ya han encontrado una posible opción para alimentar futuras colonias lunares permanentes. Es una gran noticia, porque sirve para demostrar que hay soluciones incluso para cosas que parecían demasiado complejas. La única pega es que puede que tengamos que esperar mucho para ver algo así en funcionamiento.
Estudio
El estudio es J. Mercz, P. Reiss y C. Reiter; «MULE — A Co-Generation Fission Power Plant Concept to Support Lunar In-Situ Resource Utilisation». Publicado en arXiv, puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
