La NASA ha investigado un nuevo elemento como combustible para los sistemas nucleares que propulsan algunas de sus misiones. Algo que permitiría pensar en enviar misiones a destinos lejanos, haciéndolo a una velocidad superior a la actual y, por tanto, con duraciones más cortas…
Un nuevo combustible para misiones más rápidas
Más allá de querer enviar astronautas a la Luna por primera vez desde el programa Apolo, la NASA (y otras agencias espaciales) han centrado su atención en Marte, Venus y otros destinos en el espacio profundo. Para conseguirlo, es necesario disponer de sistemas de energía robustos que proporcionen mucha energía a los instrumentos de la nave y a los sistemas de propulsión, para poder recorrer esas distancias más rápido. Con este propósito, NASA está valorando los sistemas de energía de radioisótopos (RPS, por sus siglas en inglés).
La agencia los lleva utilizando desde hace más de 60 años, y los ejemplos más recientes son los de los róvers Curiosity, Perseverance y la próxima misión Dragonfly, que se dirigirá a Titán. Históricamente, los RPS han utilizado el plutonio-238 como fuente de calor, que lo genera a través del lento deterioro radiactivo. Sin embargo, NASA se enfrenta a una posible escasez de este isótopo. El Departamento de Energía del país (DoE), cesó su producción tras la Guerra Fría y las reservas se están agotando, por lo que hace falta encontrar alternativas.
Para resolverlo, la Rama de Conversión de Energía Térmica, del Centro de Investigación Glenn, de NASA, y la Universidad de Leicester se han asociado para investigar el americio-241 como opción. Este elemento podría ser una fuente de calor adicional para un RPS, dando energía a misiones de larga duración a destinos mucho más allá del sistema Tierra-Luna. Durante más de 15 años, los investigadores de la Universidad de Leicester han liderado el desarrollo de unidades RSP y calentadores que utilicen americio. Ahora, se está estudiando su capacidad.
Los resultados de esas nuevas pruebas
El acuerdo de colaboración se alcanzó en enero y, desde entonces, los investigadores han estado trabajando con científicos de NASA para analizar la capacidad de un banco de pruebas de un generador Stirling alimentado por dos simuladores de calor eléctrico con amerciio-241. La universidad de Leicester proporcionó ambos simuladores de calor y la carcasa del generador, mientras que el Laboratorio de Investigación Stirling en el Centro Glenn proporcionó la estación de pruebas, el hardware de Stirling y el equipo de apoyo.
Los investigadores explican que algo que destaca en este diseño es que es capaz de soportar un conversor Stirling fallido sin perder potencia eléctrica. Algo que se demostró durante la campaña de pruebas y que demuestra la robustez y fiabilidad de un Generador Stirling de Radioisótopos de americio. Algo que lo hace atractivo para un posible uso en futuras misiones espaciales, incluyendo misiones de larga duración que podrían estar en funcionamiento durante muchas décadas. Estas pruebas lograron alcanzar sus objetivos de rendimiento y eficiencia.
Por ello, permiten demostrar que un RPS alimentado por americio (es decir, un combustible nuevo) sería una fuente viable de energía para futuras misiones. China también tiene planeado enviar misiones tripuladas a la Luna hacia 2030 y a Marte en algún momento de la siguiente década. Para conseguirlo, también están investigando el uso de motores Stirling para sistemas de energía nuclear y así cumplir con la necesidad energética de misiones de larga duración. Recientemente, un equipo de científicos chinos ha creado un modelo analítico para analizar el diseño y rendimiento de un motor Stirling.
Las interesantes pruebas de China
Concretamente, analizaron un Sistema de energía para un reactor nuclear espacial, alimentado por un motor Stirling. En 2023, la tripulación de la misión Shenzhou-15 completó la primera prueba en órbita de un conversor termoeléctrico Stirling a bordo de la estación espacial Tiangong. Como próximo paso, el equipo de NASA Glenn está trabajando en la próxima versión de su banco de pruebas, que será más ligero y de mayor fidelidad. Lo someterán a pruebas medioambientales. El concepto, según explican, comenzó simplemente como un diseño.
Después, llegaron a la fase de prototipo. Es decir, algo cercano a una versión de vuelo de ese generador. Lo más llamativo es lo rápido y barato que fue. Algo que fue posible, explican, gracias a la sinergia entre los equipos de NASA y la Universidad de Leicester. Será muy interesante ver en qué dirección avanzan estas pruebas y los resultados en misiones que permitan ver su rendimiento en el mundo real. La posibilidad de enviar misiones a otros lugares del Sistema Solar más rápido es algo que resulta muy atractivo.
A fin de cuentas, el mayor obstáculo a la hora de plantear algunas de las misiones más ambiciosas, en estos momentos, es la duración del viaje y la necesidad de lograr que esas naves sigan operativas al llegar a su destino. El estudio de otros elementos que puedan servir como nuevo combustible es interesante. De momento no se va a traducir en resultados concretos, pero es evidente que será necesario disponer de un combustible (sea este u otro compuesto) que permita reducir el tiempo de viaje hacia los destinos más lejanos de nuestro sistema…
Referencias: Universe Today
