Como disse Bill Emrich, um dos principais engenheiros de foguetes de combustível nuclear da NASA: “Elon Musk e outros querem levar as pessoas a Marte e estabelecer uma colônia lá. Se você quiser ir a Marte e deixar pessoas em Marte, pode fazer isso com foguetes químicos. Será um caminho difícil, mas possível. Mas se você quiser trazer pessoas de volta à Terra, você é quase forçado a usar mísseis nucleares. E na NASA estamos mais interessados em trazer as pessoas para casa. "
A ideia dos motores de foguetes nucleares, que teve origem na década de 1940, parecia a muitos extremamente atraente, uma vez que tornaria as viagens interplanetárias uma rotina diária para nós. O tópico acabou sendo difícil, e nenhuma das potências mundiais foi ainda capaz de se gabar de um protótipo realmente funcional de um foguete com uma instalação nuclear ... Embora pareça que nem tudo é tão desesperador: a NASA preparou notícias interessantes para nós sobre seus novos desenvolvimentos! Agora sobre tudo em ordem:
Combustível decide
Os reatores nucleares podem produzir a energia e o impulso necessários para entregar rapidamente uma grande espaçonave a Marte e, se desejado, até mais além. É importante notar que os motores nucleares são destinados apenas para viagens interplanetárias, e não para uso na atmosfera da Terra: foguetes químicos tiram o dispositivo da órbita baixa da Terra e só então o sistema de propulsão nuclear é acionado.
O desafio era tornar esses motores nucleares seguros e leves. Como disse o engenheiro-chefe da NASA para gerenciamento de tecnologia espacial, Jeff Sheehee: "A tecnologia-chave que precisa ser melhorada é o combustível." O combustível precisa ser capaz de suportar temperaturas ultra-altas e condições voláteis em um motor térmico nuclear. Duas empresas americanas anunciaram recentemente que seu combustível é confiável o suficiente para um reator seguro, compacto e de alto desempenho. Na verdade, uma dessas empresas já forneceu à NASA um projeto de conceito detalhado.
Um sistema de propulsão térmica nuclear usa a energia liberada por reações nucleares para aquecer o hidrogênio líquido a cerca de 2.430 ° C, cerca de oito vezes a temperatura central das usinas nucleares. O propelente se expande e é ejetado nos bicos em grande velocidade. Isso poderia fornecer o dobro do empuxo por massa de combustível como um foguete químico, permitindo que as naves movidas a energia nuclear viajassem mais e mais rápido. Além disso, uma vez em um destino, seja a lua de Saturno Titã ou Plutão, o reator nuclear pode mudar de um sistema de propulsão para uma fonte de energia, permitindo que a nave envie dados de alta qualidade por anos.
Para obter impulso suficiente de um míssil nuclear, era necessário anteriormente urânio altamente enriquecido para armas. Combustível de urânio pouco enriquecido usado em usinas de energia comerciais seria mais seguro de usar, mas pode se tornar frágil e degradar quando exposto a altas temperaturas e ataque químico de hidrogênio altamente reativo.
Três meses - e você está em Marte
A empresa Ultra Safe Nuclear Corp. de Seattle. A Technologies desenvolveu o conceito de um novo motor de propulsão térmica nuclear (NTP) e o entregou à NASA. Os especialistas prometem que seu desenvolvimento tornará possível chegar a Marte em apenas três meses. De acordo com o diretor de espaço da empresa, Michael Eads, seu motor conceito é muito mais seguro do que seus predecessores e pode produzir o dobro do impulso específico de seus equivalentes químicos. Sua característica de combustível será que terá uma microcápsula totalmente de cerâmica para alimentar o reator do motor, e também será à base de urânio com um enriquecimento acima de 5% e abaixo de 20%, que se manifesta significativamente melhor do que o combustível para reatores de energia, mas “não pode ser usado para fins nefastos, portanto, reduz muito o risco de exploração ”, diz Eads.O combustível da empresa contém partículas microscópicas de combustível de urânio revestido de cerâmica dispersas em uma matriz de carboneto de zircônio. As microcápsulas prendem os subprodutos da fissão radioativa em seu interior, permitindo que o calor escape.
Outra empresa, a BWX Technologies (Lynchburg, Virginia), também colabora com a NASA, além de desenvolver projetos utilizando a forma de combustível acima, oferece uma opção alternativa: combustível encerrado em uma matriz metálica.
As duas empresas oferecem dois modelos diferentes para moderar os nêutrons energéticos da fissão, a fim de manter uma reação em cadeia para evitar danos à estrutura do reator. A BWX coloca suas células de combustível entre as células de hidreto e o design exclusivo da USNC-Tech inclui um moderador de metal de berílio. “Nosso combustível permanece intacto, resiste ao hidrogênio quente e à radiação e não absorve todos os nêutrons do reator”, diz Eads.
A USNC-Tech já fez pequenos protótipos de equipamentos baseados em seu novo combustível e os entregou à NASA para testes.
Bibliografia:
- GMT P. 23 D. 2020 | 16:00. Foguetes movidos a energia nuclear: uma segunda olhada para Viagem a Marte - IEEE Spectrum [recurso eletrônico]. URL: spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/nuclear-powered-rockets-get-a-second-look-for-travel-to-mars
- Foguetes nucleares o futuro para missões espaciais a Marte - ASME [recurso eletrônico]. URL: www.asme.org/topics-resources/content/the-future-of-nuclear-rockets-for-space-travel