Motores para ayudar a naves espaciales nucleares a volar a Marte

Investigadores chinos están desarrollando un reactor de 1,5 megavatios que, una vez ampliado, tendría la altura de un edificio de 20 pisos, lo que permitiría viajes de ida y vuelta entre la Tierra y Marte.

Prototipo de reactor experimental refrigerado por litio de China. Foto: Academia China de Ciencias.

Un proyecto colaborativo que involucra a más de 10 institutos de investigación y universidades de toda China ha logrado avances significativos en los viajes interplanetarios gracias al desarrollo de la tecnología de fisión nuclear, lo que permitela exploración a gran escala de Marte. En un artículo publicado en la revista Scientia Sinica Technologica de la Academia China de Ciencias, el equipo afirmó que su prototipo de sistema de reactor refrigerado por litio había superado varias pruebas iniciales en tierra, según informó Sun el 19 de marzo.

Los resultados de las pruebas confirmaron varias soluciones tecnológicas clave que científicos e ingenieros chinos idearon para reducir el reactor de un megavatio, siete veces más potente que el sistema construido por la NASA, a un tamaño sin precedentes. Una vez desplegado completamente en el espacio, el reactor de 1,5 megavatios, incluyendo su disipador de calor, podría alcanzar la altura de un edificio de 20 pisos. Pero en tierra, se plegaría en un contenedor de menos de 8 toneladas.

El diseño facilita la colocación y el lanzamiento del sistema del reactor en un cohete, según el equipo dirigido por Wu Yican, científico de la Academia de Ciencias. El reactor también puede mantener un funcionamiento estable en el duro entorno espacial durante largos periodos. La fuente de energía de alta potencia permitirá viajes de ida y vuelta tanto para astronautas como para carga, allanando el camino para la exploración a gran escala de la Luna y Marte, según el artículo.

Algunos científicos estiman que una nave espacial de propulsión nuclear podría completar el viaje de ida y vuelta entre la Tierra y Marte en tan solo tres meses. La comunidad científica coincide ahora en que esta tecnología es esencial para las misiones interplanetarias. En cambio, una nave espacial de combustible fósil como el sistema Starship, desarrollado por la empresa estadounidense SpaceX, podría tardar al menos siete meses en llegar a Marte, según algunas estimaciones. El cohete Starship es fundamental para el plan de la NASA de llevar astronautas a la Luna a finales de esta década, así como para las ambiciones del director ejecutivo de SpaceX, Elon Musk, de colonizar Marte. Sin embargo, un viaje sin retorno al planeta rojo requeriría un sistema de soporte vital masivo.

El programa Artemis de la NASA planea instalar un reactor nuclear en la Luna y usar tecnología similar para construir una flota de naves espaciales para colonizar Marte. La Unión Europea ha iniciado tres proyectos para desarrollar tecnología espacial relacionada con la energía nuclear. Rusia también ha reiniciado su proyecto de naves espaciales de propulsión nuclear, desarrollado durante la Guerra Fría. Según el equipo de Wu, Rusia está logrando el progreso más rápido en la investigación y el desarrollo de varias tecnologías clave en este campo, incluyendo el combustible nuclear para el espacio.

El reactor chino alcanzará los 1276 grados Celsius mediante la fisión de combustible de uranio, superando con creces la temperatura de operación de la mayoría de las centrales nucleares comerciales, según los investigadores. El intenso calor expandirá líquidos de elementos inertes como el helio y el xenón a gases, que alimentarán generadores. La reacción en cadena produce neutrones rápidos, lo que permite un suministro de energía eficiente y continuo durante al menos 10 años. Al utilizar litio líquido, el equipo puede reducir el tamaño del reactor gracias a la alta conductividad térmica y el bajo peso del elemento.

Los intercambiadores de calor y los escudos de radiación suelen ocupar mucho espacio en el diseño de un reactor, pero Wu y sus colegas afirman haber desarrollado una tecnología que combina ambos en uno. El intercambiador de calor del reactor está hecho de una aleación de tungsteno, que puede transferir eficientemente el calor en el circuito a la vez que bloquea la radiación dañina, según el artículo. Otras nuevas tecnologías incluyen materiales resistentes a la corrosión a altas temperaturas. En esta etapa, la fuente de calor del prototipo del reactor es una fuente de alimentación externa. El plan del equipo es añadir barras de combustible nuclear para que el reactor esté completamente operativo en las próximas etapas del programa de pruebas.

La prueba ayudó a demostrar la viabilidad de combinar un sistema de refrigeración basado en litio con el generador Brayton, desarrollado en el siglo XIX como motor de pistón y ampliamente utilizado en vuelos espaciales propulsados. Un objetivo principal de la investigación y el desarrollo es la seguridad del reactor durante el lanzamiento y la operación. Es fundamental que no haya riesgo de explosión nuclear, incluso si el reactor regresa a la Tierra. El equipo del proyecto también planea aplicar inteligencia artificial a la operación autónoma a largo plazo del reactor en el espacio, mediante tecnología de diagnóstico automático y resolución de problemas.

An Khang (según Sun )

Enlace de origen: https://vnexpress.net/trung-quoc-phat-trien-dong-co-tau-vu-tru-hat-nhan-4724286.html