DARPA y la NASA apuntan a probar un cohete nuclear para 2026

Si quieres volar a Marte, debes elegir cuidadosamente la fecha de salida. Las ventanas de lanzamiento ideales solo ocurren cada 26 meses, y esas ventanas de lanzamiento son estrechas porque los planetas deben estar alineados. Literalmente.

Un cohete rápido podría ampliar esas ventanas, acortar la duración del viaje y ahorrar carga y pasajeros urgentes. El problema es que la velocidad de los cohetes químicos actuales está limitada por el combustible y el oxígeno que pueden transportar.

En su lugar, se podría utilizar la energía nuclear, no una mera fuente de calor radiactiva, del tipo que podría alimentar la propulsión de iones débiles de una sonda espacial a largo plazo, sino un reactor de fisión real. Un horno de este tipo podría expandir un hilo de hidrógeno líquido de 20 kelvin hasta convertirlo en un tornado de gas de 2.700 kelvin, lo que permitiría que una cantidad manejable de propulsor proporcionara un poderoso impulso a medio camino hacia Marte y luego revirtiera el impulso para desacelerar.

Eso es precisamente lo que la NASA y DARPA quieren construir, primero como prototipo, luego como cohete lunar y finalmente como vehículo interplanetario. El 26 de julio, las agencias revelaron detalles del proyecto, una asociación con Lockheed Martin y BWX Technologies, una compañía de reactores con sede en Lynchburg, Virginia. Le dan al proyecto el nombre de Harry Potter de DRACO, para Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations.

El plan es probar el prototipo en el espacio a partir de finales de 2026. Es un plazo muy corto, facilitado en parte al combinar lo que normalmente serían la segunda y tercera fase de desarrollo. La aceleración es posible porque el prototipo “incorpora una gran cantidad de hardware heredado de misiones pasadas en el espacio profundo”, dice Tabitha Dodson, directora del programa DRACO en DARPA. "Queríamos tener una plataforma espacial altamente confiable, con todo lo que no sea el motor de bajo riesgo".

El antiguo programa colocaba uranio-235 apto para armas en el reactor, lo que ahora tampoco está en la agenda.

La primera fase de desarrollo, sobre el diseño del nuevo reactor, ya se completó por un costo no revelado. Las dos próximas fases están presupuestadas en conjunto por 499 millones de dólares.

Si el prototipo funciona, el siguiente paso será construir un cohete lunar, cuya velocidad facilitaría la construcción y el suministro de una base en la Luna. Pero la verdadera recompensa llegaría cuando se diera la orden de ir a Marte.

Mientras tanto, quién sabe qué dividendos militares pueden surgir. DARPA financia tecnologías experimentales que algún día podrían ser útiles sin especificar necesariamente cuál podría ser ese uso. Quizás un cohete nuclear podría enviar satélites de una parte del mundo a otra.

La idea de un cohete de propulsión nuclear se investigó por primera vez como Proyecto Orión en la década de 1950, lo que finalmente llevó a pruebas del motor en tierra. Esto no es ideal: ciertos problemas se examinan mejor en el vacío, en condiciones de gravedad cero. Pero, en cualquier caso, las pruebas en tierra ya no están en la agenda. Según los requisitos de seguridad actuales, los investigadores tendrían que capturar los gases de escape, eliminar los materiales radiactivos y eliminarlos. Por tanto, el plan es colocar el prototipo en una órbita a 700 kilómetros de altura, desde la cual no volvería a caer a la Tierra hasta dentro de 300 años aproximadamente.

El antiguo programa colocaba uranio-235 apto para armas en el reactor, lo que ahora tampoco está en la agenda. En cambio, el diseño especifica el U-235 mucho menos enriquecido. “Es seguro evitarlo; es seguro estar cerca; no necesita las medidas de protección que necesita un lugar para el plutonio”, dice Anthony Calomino, científico estructural y de materiales de la NASA.

Mientras el cohete está en la plataforma de lanzamiento, la reacción en cadena de fisión y la consiguiente radiactividad serían sofocadas por tambores giratorios que apuntan con su lado absorbente de neutrones hacia adentro, de cara al núcleo del reactor. Luego, cuando el motor esté seguro en órbita, los tambores girarían para revelar sus lados reflectantes de neutrones, que rebotan los neutrones de regreso al núcleo. Esa reflexión aumentaría la densidad de neutrones, estimulando la fisión. Otras medidas de seguridad incluyen cables absorbentes de neutrones dentro del núcleo que “envenenan” la reacción en cadena hasta que se retraen.

La prueba de vuelo medirá una serie de características, en particular el empuje del motor (medido en miles de libras) y su impulso específico. Eso es simplemente el tiempo que tardan el motor y su propulsor en acelerar su propia masa a una velocidad de 1 gravedad estándar (9,8 metros por segundo al cuadrado). Aquí se puede ver una animación del cohete, producida por Lockheed Martin.

Los cohetes químicos que operan en el vacío tienen alrededor de 400 segundos de impulso específico, pero los nucleares tienen "'más allá de 700, hasta 900' segundos, 'que es de lo que la NASA ha estado hablando para llevar humanos a Marte'", dijo Lisa May, de Lockheed Martin. gerente de Estrategia de Exploración del Espacio Profundo, dijo a la Defensa Nacional el mes pasado.

El prototipo también probará durante cuánto tiempo se puede almacenar en órbita el hidrógeno líquido (en este caso, unos 2.000 kilogramos). La esperanza es que dure varios meses, dos órdenes de magnitud más de lo que se ha logrado hasta ahora. Sería aún mejor si se pudiera encontrar una manera de reabastecer de combustible un motor nuclear en órbita para que pudiera usarse durante años. Los cohetes de etapa superior actuales duran unas 12 horas antes de convertirse en mucha más basura espacial.