NTR

Un cohete térmico nuclear (NTR) es un sistema de propulsión que calienta un fluido de trabajo, típicamente hidrógeno líquido, haciéndolo pasar a través de un núcleo de reactor nuclear, y luego expulsa ese fluido calentado a través de una tobera para producir empuje. A diferencia de los cohetes químicos que generan energía a partir de la combustión, un NTR deriva su calor de la fisión nuclear controlada, lo que permite que el fluido de trabajo alcance temperaturas mucho más altas y, por lo tanto, velocidades de escape mayores. Esta diferencia fundamental significa que un NTR puede lograr valores de impulso específico en el rango de 800 a 900 segundos, en comparación con 450 segundos para un motor químico de alto rendimiento como el Motor Principal del Transbordador Espacial.

La ventaja del rendimiento térmico proviene de la densidad energética del combustible nuclear y la capacidad de separar la fuente de calor del propulsor. En un NTR, el hidrógeno líquido entra en los pasajes de enfriamiento de la estructura del reactor, absorbiendo calor a medida que circula alrededor del núcleo de fisión, y luego fluye hacia la cámara de empuje donde la energía térmica se convierte en energía cinética. El reactor opera en condiciones de estado estacionario durante el encendido del motor, manteniendo una potencia de salida relativamente estable. Los diferentes diseños de NTR varían en la configuración del reactor, la selección del propulsor (algunas propuestas han utilizado amoníaco o agua) y la geometría de enfriamiento.

Ningún NTR ha volado en servicio operativo en una nave espacial real. El programa NERVA, llevado a cabo conjuntamente por la NASA y el Departamento de Energía durante la década de 1970, construyó y probó en tierra múltiples motores NTR, logrando niveles de empuje de 50,000 a 200,000 libras y demostrando un funcionamiento fiable a través de numerosas pruebas de encendido. Las pruebas en tierra identificaron desafíos críticos: el ciclo térmico en los materiales del reactor, la fragilización por neutrones de los componentes estructurales, los requisitos de blindaje para la tripulación y los instrumentos, y la complejidad de ingeniería de contener reacciones nucleares durante el vuelo propulsado.

Los obstáculos regulatorios y operativos han mantenido a los NTR en el tablero de dibujo en lugar de en la plataforma de lanzamiento. Los tratados internacionales restringen los materiales nucleares en el espacio; la eliminación de un motor NTR fallido que reingresa a la atmósfera plantea un riesgo radiológico; y las barreras políticas para lanzar cualquier reactor nuclear, incluso uno pequeño diseñado, siguen siendo sustanciales. El interés moderno en la tecnología NTR ha resurgido en estudios avanzados de arquitectura de misiones para Marte y misiones de espacio profundo, donde el ahorro de masa de una mayor velocidad de escape podría reducir significativamente los costos totales de lanzamiento o el tiempo de tránsito.

El nombre "térmico nuclear" distingue este concepto de otros esquemas de propulsión nuclear: cohetes nucleares eléctricos, que utilizan el calor del reactor para generar electricidad para propulsores de iones o arcjet, o cohetes de pulso nuclear, que dependen de explosiones nucleares para el impulso. En la literatura de ingeniería aeroespacial y los estudios de viabilidad gubernamentales, encontrará la terminología NTR con mayor frecuencia en el análisis de trayectorias de largo alcance, estudios de misiones humanas a Marte y discusiones sobre presupuestos de masa de propulsor para misiones de alta delta-v más allá de la órbita terrestre baja.