Rusia y su remolcador espacial nuclear

Por Daniel Marín, el 28 octubre, 2012. Categoría(s): Astronáutica • Rusia • sondasesp ✎ 69

Hace tres años Rusia sorprendió a propios y extraños al anunciar el desarrollo de una nave espacial alimentada por un reactor nuclear de un megavatio. ¿Qué ha ocurrido desde entonces? Veamos. El gobierno ruso se ha comprometido desembolsar 17 mil millones de rublos en el proyecto desde 2010 hasta 2018, año en el que el prototipo debería estar listo. De esta cifra, 7245 millones se destinarán a la corporación estatal de energía atómica ROSATOM para la creación del reactor propiamente dicho, mientras que 3955 millones irán al Centro Keldish para la construcción del sistema de generación de electricidad y los motores. Por último, la empresa RKK Energía, constructora de las naves Soyuz, se encargará del diseño de la nave con 5800 millones de rublos.

Prototipo de reactor nuclear espacial de 1 MW (ROSATOM).

El proyecto sigue adelante, aunque los progresos han sido más lentos de lo esperado. En cualquier caso, Vladímir Popovkin -jefe de la agencia espacial rusa Roscosmos- ha anunciado que dentro de un año podrían empezar las pruebas en tierra con el reactor. El reactor tendrá una potencia térmica de 3,5 megavatios y una potencia eléctrica de 1 MW. Será del tipo de neutrones rápidos refrigerado por gas y generará electricidad mediante el ciclo Brayton, con una masa que alcanzará las 2,7 toneladas. La masa total del sistema de energía será de 6,8 toneladas. La idea es usar este reactor para alimentar un sistema de propulsión eléctrico (YaEDU en ruso) con motores de plasma (o iónicos) de alta eficiencia. La nave recibe el nombre genérico de TEM (Transportno-Energeticheski Modul, ‘Módulo de energía y transporte’).

Diseño actual del remolcador espacial ruso TEM con una masa de 7 toneladas y un reactor de 1 MW (Rossiskaya Gazeta/RKK Energía).
Motores eléctricos de nueva generación (RKK Energía).

Proyecto original de remolcador nuclear pesado de RKK Energía (RKK Energía).

¿Y para qué quiere Rusia un reactor espacial de este tipo? Pues no está muy claro, lo que de hecho supone uno de los problemas principales del programa. En principio, esta nave podría servir de remolcador reutilizable entre la órbita baja y la órbita geoestacionaria o los puntos de Lagrange del sistema Tierra-Luna o Tierra-Sol. El inconveniente es que ahora mismo no parece haber una demanda que justifique el desarrollo de un sistema así, aunque Roscosmos confía en que podría existir dentro de diez o veinte años, justo cuando el sistema estuviese maduro. Por otro lado, si la NASA sigue adelante con sus planes de situar una estación espacial sobre la cara oculta de la Luna, es posible que el proyecto de remolcador espacial cobre una importancia inusitada. Otras aplicaciones futuras podrían ser la recogida de trozos de chatarra espacial o llevar a cabo misiones para reparar satélites.

Eso sí, para misiones a la Luna, RKK Energía considera que la potencia mínima del reactor debe ser de 6 MW, es decir, seis veces más potente que este proyecto inicial. Para vuelos tripulados, la potencia se estima que debe rondar los 25 MW. Como comparación, los más de treinta reactores espaciales lanzados por la URSS disponían de potencias mucho menores. Los BUK (BES-5) tenían una potencia de apenas 3 kW, mientras que los TOPAZ-1 (TEU-5 Tópol) o los TOPAZ-2 (Yenisey) llegaban a los 6 kW. Por su parte, el reactor experimental SNAP-8 norteamericano alcanzó 35 kW de potencia, pero nunca alcanzó el espacio. Igualmente, en los años 80 RKK Energía proyectó el reactor Gerkules, con una potencia de 500-600 kW. Es decir, estamos hablando aquí de reactores espaciales realmente potentes comparados con los empleados en el pasado. Usando estos reactores de nueva generación y motores eléctricos avanzados con un impulso específico de diez mil segundos se podría realizar un viaje a Marte ida y vuelta en dos o cuatro meses.

Una nave con YaEDU podría ir a Marte en un par de meses (Centro Keldish).
Variante del prototipo de reactor Gerkules de 600 kW de RKK Energía (RKK Energía).

Personalmente, creo que, a pesar de sus incertidumbres, este proyecto se trata de una de las mejores apuestas que puede hacer Rusia en el panorama espacial. Me explico. Tras la cancelación del Proyecto Prometheus/JIMO, Rusia es ahora mismo la única potencia espacial capaz de desarrollar una nave de propulsión nuclear, ya sea por motivos políticos y/o tecnológicos (¿se imaginan la oposición pública a un proyecto semejante en EEUU o en Europa?). Solamente China podría hacerle sombra en este campo y para eso aún quedan muchos años. La ventaja rusa en el área de lanzadores se reduce cada año y a pesar de que ahora goza junto con China del monopolio en el programa tripulado, es evidente que esta situación no durará indefinidamente. Un programa de naves nucleares sería versátil y le daría a Rusia una ventaja tecnológica durante las próximas décadas. Esperemos que logren hacerlo realidad.

 

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69 Comentarios

  1. El interés de este proyecto en materia de exploración interplanetaría sería muy alta para las lunas de los planetas exteriores. En júpiter ya no es posible usar motores electricos por la falta de energía solar, y ya en saturno todavía mucho menos. Con un reactor en cambio sería posible hacer cosas hoy imposibles como intentar orbitar encelado o aterrizar en la luna europa.

    No conocía ell proyecto, muy interesante sin duda.

    1. Orbitar Encelado o aterrizar en Europa hoy es totalmente factible y no se necesita un propulsor iónico para llegar allí, solo dinero, un buen lanzador y unas asistencias gravitacionales.Los generadores termoeléctricos isotópicos RTG son suficientes para suministrar la electricidad para los instrumentos y equipos de la sonda.
      Este proyecto tendría interes para transporte de cargas de LEO a la Luna/cercanias -reusable en ese caso- o para enviar sondas a planetas lejanos en menos tiempo.

  2. Ojalá salga adelante, si es así EEUU no tardaría en sacar adelante el suyo y China querría también algo de pastel. Gracias a Rusia puede comenzar una bonita fiesta que hace décadas que esperamos.

  3. Si se lleva a cabo este proyecto, y esta tecnología de propulsión prospera, podríamos tener naves espaciales de verdad para ir por el espacio más allá de la órbita baja.

    Desgraciadamente, todo lo que lleva el adjetivo nuclear cuenta desde el principio con un fuerte impedimento político.

  4. La propuesta de una misión tripulada a Marte o a los Asteroides, debe de tener también con el desarrollo de propulsores más potentes y rápidos para llegar más rápido y más lejos, y en menos tiempo a destinos distantes más allá de la luna terrestre.
    Pero no lo veo en el programa espacial norteamericano, y sus propuestas de misiones al espacio profundo carecen de seriedad, son solo más turbaciones mentales hechas para hacer vivir a sus entusiastas y partidarios de los viajes prolongados a Asteroides y otros destinos distantes en la alucinación-ilusionismos simplón.
    Tuco de la Rey

  5. No podemos continuar manteniendo todos los huevos en una canasta.
    Hay que modificar las leyes, y lograr que los motores nucleares sean un desarrollo viable para iniciar una verdadera exploración espacial y su colonización.

  6. No hay que cambiar ninguna ley para colocar en órbita generadores o propulsores nucleares, lo que si puede haber es un tratado de no colocación de ARMAS nucleares en órbita.
    Son los activistas anti-nucleares los que se suelen manifestar cuando se enteran de algún lanzamiento de satélites o sondas con RTG´s.

  7. Personalmente no lo veo nada claro. De entrada no se ha construido jamás ningún reactor de neutrones rápidos refrigerado por gas. Hay otras combinaciones que les causarían menos quebraderos de cabeza, como la sodio+potasio que ya utilitzaron en los RORSAT. Por otro lado, aunque la idea de desarrollar la energía nuclear en el espacio sea atractiva (al menos para mí) sigo sin ver nada en lo que se pueda emplear a menos que sea alguna idea alocada para el futuro lejano.

    En todo caso, les deseo buena suerte.

    1. Bueno, los reactores Romashka y Buk (conocidos en los EEUU como RORSAT) eran de neutrones rápidos (los SNAP americanos y los Topaz eran de neutrones térmicos). Pero sí que es la primera vez que se usa el ciclo Brayton para producir electricidad. Y no es nada sencullo.

  8. El cambio de 17 mil millones de rublos a Euros es 417 millones. Cantidad (mas o menos)que se gasta ESA en una mision de la nave ATV.

    Poco dinero para un proyecto tan ambicioso.

    1. Hay una vieja historia que cuenta que los Estados Unidos invirtieron 1 millon de dólares en desarrollar un bolígrafo que pudiera escribir en gravedad cero si que se atasque la tinta, los Rusos llevaron un lápiz.

    2. Mmmmm… me quedo con la biromen: no se rompe la punta y queda flotando por allí, no hay que sacarle punta, y el material del desbastado no queda flotando por allí…no necesita llevarse un sacapunta u otro objeto filoso que ande flotando por allí…

      No hace mucho en la Estación Espacial, por una viruta en un ojo casi se va al traste la misión.

      Los Soviéticos ( no olvidemos que no solo eran rusos… ) fueron con lápices porque era lo único que tenían a mano, y como toda propaganda de aquella época, había que desmerecer los logros de su enemigo rico, a los cuales les salía todo bien una atrás de otra…

    3. La historia no es así, por lo menos la última versión que leí. Debido a que un astronauta en una misión Géminis se llevó un bocadillo de queso, hubo una investigación del congreso americano, pidiendo al detalle todo lo que subía en una nave espacial. Allí salió que tenían unos adaptadores de aluminio para poder sujetar los lápices que usaban los astronautas, por las dificultades de los guantes. Cada adaptador, de loa cuales habían encargado sólo 30 o 40 costaban un dinero, no me acuerdo cuanto, pero del orden de los miles de dólares, hay que tener en cuenta que era una producción limitada, y eso aumenta el coste una barbaridad. Al sabeese esto, una emprese privada desarrollo por iniciativa propia el famoso bolígrafo, sin financiación de la Nasa, con la idea de poder poner en la publicidad qie era el UNICO bolígrafo espacial. El tema es que no fue la única, y hay un par de bolígrafos que se pueden usar en el espacio con seguridad (imaginen que se les reviente el cartucho con la tinta dentro de una Apolo) El tema que el famosa bolígrafo se sigue comercializado hoy día y cuesta unos 30$ . El tema es que no fue la Nasa la que invirtió en el bolígrafo, y al inicio también subían con lápices. Por cierto, creo que los rusos ya no usan lápices, sino bolígrafos. Por algo será.

    4. No se si fue un astronauta español el que dijo que se acordo de la historia cuando vio que un trabajador ruso de los que estaba verificando el equipamiento de la soyuz, estaba atando boligrafos baratos tipo «BIC» y que, probado despues, en caida libre, funcionaban perfectamente, gracias a la viscosidad de la tinta y el vacio que producia la tinta ya no presente detras de la bola, que empujaba al resto de la tinta a fluir hacia la punta. De hecho, esto ya no estoy tan seguro, me suena que alguien probo diferentes bolis a escribir «punta arriba» y escribian sin dificultad, siendo ya, no que no hubiera gravedad, sino que esta conspiraba contra el funcionamiento del boli.

  9. Sera un impulso mas para la estacion en L2?.
    Que triste que los ambientalistas extremistas impidan el desarrollo de tecnologias utiles.
    Es muy cierto lo de desarrollar una nueva gallina de los huevos de oro, ya que si el programa COTS avanza en no muchos años la Soyus no sera la unica y Rokosmos no recibira tanto dinero externo como ahora. No tienen otra alternativa.

  10. Realmente es un gran proyecto, y si lo unimos a la posible estación espacial en un punto de Lagrange que esta planificando la NASA con una probable colaboración de Rusia le veo mucho futuro.

  11. ¿Como es posible que el reactor sea tan ineficiente? Genera 3,5 MW de potencia térmica pero sólo transforma en potencia eléctrica 1,5 MW, aún contando con las pérdidas y que parte se utilizase para calentar equipos y habitáculos, más o menos la mitad se desperdiciaría.

    Otra cuestión es que al comienzo la quieren para moverse por el Sistema Solar interior y no tengo claro que para eso sea necesario un reactor nuclear. Sería más conveniente desarrollar o dos naves, una con paneles solares para los viajes a Lagrange, Luna, Marte y asteroides, y la otra con el reactor si quieren ir más allá del cinturón de asteroides, o bien, una sola nave con la posibilidad de intercambiar su «fuente de alimentación».

    También creo que en el tema de los propulsores eléctricos a los rusos les faltan dar unos cuantos pasos, por lo que se ve utilizarían los de efecto Hall simples con diámetros 1,1 metros (demasiado peso muerto y demasiados propulsores para la eficiencia total del sistema de propulsión), cuando los americanos en la Universidad de Míchigan con el apoyo Fuerza Aérea de los USA ya están investigando la tercera generación de propulsores eléctricos anidados de efecto Hall de 1,2 metros de diámetro y 12-70 N de empuje variable http://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=nested%20channel%20hall%20thruster&source=web&cd=2&ved=0CDQQFjAB&url=http%3A%2F%2Fpepl.engin.umich.edu%2Fpdf%2FIEPC-2011-246.pdf&ei=8m6NUOHpF-TA0QXT_4GoCA&usg=AFQjCNGsqkADiMrrBsN3QDHrFbxGRTqHRA y pretenden desarrollar una 4ª con 4 anillos concentricos/anidados de no más de 1,5 metros de diámetro y 36-216 N de empuje variable.

    1. Brunel,las máquinas térmicas tienen un rendimiento bastante mediocre tal y como se puede deducir de cualquier ciclo termodinámico (por ejemplo el de Carnot ); te asombrarías de la cantidad de gasolina que «malgastan » los mejores automóviles, el segundo principio de la Termodinámica tiene la culpa.
      Saludos

  12. Dani, siempre dices ‘ X no tiene sentido porque no hay demanda para tal cosa’. pero digo yo que como va a haber demanda de un servicio que no existe.
    Cuando se crea un servicio se crea la demanda.

  13. Japon nunca ha intentado nada nuclear?

    A China la veo metiendo la mano en este asunto pronto, yo creo que esta avanzando paso a paso, y cuando domine mas el tema de los lanzadores, y pueda colocar mas cosas en orbita, se metera en asuntos nucleares. Ya veremos.

    En general, cualquier cosa que haga Rusia la veo como un ejercicio a contrareloj. Ultimamente he oido mucho sobre la huida de cerebros que esta teniendo, y no estoy seguro de su situacion economica en el futuro.

  14. El otro dia pensava… Si tuviera solo 1000 millones de euros para invertir en proyectos espaciales cuales serian los afortunados? Y precisamente me decidi por dos, uno el reactor nuclear Ruso del artículo y segundo, el motor Vasmir de Ad Astra Rocket. Creo que son los dos proyectos actuales con mas possibilidades para el futuro próximo. Ojala alguien con dinero piense asi y nos ayude a salir del panorama actual.

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Por Daniel Marín, publicado el 28 octubre, 2012
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