Usando propulsión nuclear para viajar a Marte desde la estación Gateway

Por Daniel Marín, el 3 octubre, 2019. Categoría(s): Astronáutica • Marte • NASA ✎ 227

Aunque la Luna es el destino oficial para la NASA a corto y medio plazo, Marte sigue siendo su objetivo final. Los últimos planes concebidos para alcanzar el planeta rojo hacen uso de la estación lunar Gateway y el sistema SLS/Orión, pero, debido a las limitaciones de carga del cohete SLS, se requieren múltiples lanzamientos de este lanzador para llegar a Marte. Una solución es apostar por sistemas de propulsión más eficientes que la propulsión química tradicional. Después de la propulsión iónica o de plasma, el siguiente tipo de propulsión más popular es la propulsión nuclear térmica (NTP), a pesar de que nunca se ha probado en el espacio. Este sistema consiste en hacer pasar un fluido —normalmente hidrógeno o metano— alrededor o a través de un reactor nuclear para que las altas temperaturas del mismo eleven su temperatura y se alcance una alta velocidad de escape y, por consiguiente, una alta eficiencia (o, mejor dicho, impulso específico, Isp).

Nave marciana tripulada con propulsión nuclear (NASA).

El uso de NTP en un viaje marciano supondría una ventaja considerable, aunque no se trata de un sistema de propulsión mágica como algunos creen. Pero veámoslo con cifras concretas. El viaje de ida o vuelta a Marte usando propulsión química viene dado por el tiempo que tarda una nave en recorrer una trayectoria de Hohmann, que es la órbita que menos Delta-V requiere. Este tiempo depende de la ventana de lanzamiento concreta, pero suele ser del orden de 200-300 días para una misión de tipo conjunción, que lleva asociada una estancia en la órbita o superficie de Marte de unos 500-600 días. El uso de NTP permitirá, para una misma carga útil, reducir el tiempo de vuelo a unos 120-160 días, o sea casi la mitad (el tiempo exacto depende de las características precisas del motor). No obstante, las arquitecturas con NTP suelen preferir sacrificar parcialmente la ventaja en la reducción de tiempo para poder llevar algo más de carga hasta el planeta rojo.

La NTP permite reducir el tiempo de vuelo a Marte (NASA/Aerojet Rocketdyne).
Detalle de la nave marciana tripulada con propulsión nuclear (NASA/Aerojet Rocketdyne).

Desde 2016 la empresa Aerojet Rocketdyne, famosa por sus motores para lanzadores espaciales, y la NASA ha propuesto una arquitectura para llegar a Marte en 160 días usando NTP. La nave tripulada estaría formada por cinco elementos: un hábitat para la tripulación, un módulo propulsor NTP con tres motores nucleares de nueva generación y tres tanques de propelente (hidrógeno líquido). Los cinco elementos tendrían todos una masa de unas 44 toneladas y serían lanzados mediante un SLS Block 2 (una futura versión del SLS que no se sabe cuándo entrará en servicio). Las cinco piezas de la nave marciana despegarían sin tripulación con una separación de 180 días entre cada misión y se ensamblarían en la estación Gaeteway, situada en una órbita NRHO alrededor de la Luna. Por eso cada elemento contaría con su propio sistema de propulsión hipergólico y paneles solares para dirigirse hacia la Luna. Los tanques de propelente emplearían un sistema de refrigeración activo para mantener las temperaturas criogénicas y evitar que el hidrógeno se evapore.

Detalle de la nave marciana y sus elementos (NASA).

Una vez la nave marciana esté ensamblada, una nave Orión tripulada con destino a Gateway se encargaría de comprobar el estado del vehículo y rellenar el hábitat con más víveres y equipo. Luego la nave marciana volvería sin tripulación hasta una órbita lunar más alejada en una maniobra de 180 días y allí se encontraría con otra nave Orión, que llevaría a la tripulación marciana y más víveres. Finalmente, el conjunto pondría rumbo al planeta rojo, donde llegarían tras 160 días de viaje. Allí permanecerían unos 600 días en órbita de Marte o viajarían a la superficie en un aterrizador que habría llegado previamente a la órbita marciana usando otra etapa nuclear de 54 toneladas y un único motor nuclear. En este caso, el aterrizador llegaría a Marte tras un vuelo de baja energía de 200 a 300 días de duración.

Secuencia de ensamblado de la nave marciana en la estación Gateway (NASA).
Regreso a la órbita lunar alejada, abordaje de la tripulación y viaje a Marte (NASA).
Envío del aterrizador marciano sin tripulación con dos lanzamientos del SLS y una etapa nuclear (NASA).

Este esquema de misión es poco espectacular en tanto en cuanto requiere más o menos el mismo número de lanzamientos del SLS para llegar a la superficie de Marte que la propulsión química (entre 5 y 7), pero bien es cierto que se reduce significativamente el tiempo de viaje y, por tanto, la exposición a la radiación solar y cósmica por parte de los astronautas. Una misión a Marte con NTP podría durar en total 540 días solamente, incluyendo 300 días de estancia en la órbita o en la superficie del planeta vecino. El uso de motores nucleares también permitiría abortar la misión durante los primeros tres meses de viaje hacia Marte, una ventaja que no tiene la propulsión química, que solo permite un aborto durante los primeros cinco días. En todo caso, es importante recordar que la NASA, ni nadie, dispone de un motor NTP operativo. Tras los experimentos de los años 60 y 70 en EEUU y la URSS, ningún país ha apostado por esta tecnología, aunque recientemente la NASA ha mostrado interés en revivir esta tecnología y ha dedicado una modesta cantidad de dinero en revisar su viabilidad (o sea, lo que viene siendo hacer powerpoints).

Motor nuclear de nueva generación comparado con un motor criogénico RL-10 (derecha) (NASA).
Esquema de otro motor nuclear (BWXT).

El motor NTP que tiene en mente la NASA sería un descendiente de los programas NERVA/Rover, pero emplearía uranio poco enriquecido (LEU) como combustible. Tendría un empuje mínimo de 111 kilonewton y una potencia de 500 megavatios, con un impulso específico (Isp) de casi 900 segundos, que es el doble de la eficiencia que puede alcanzar un motor químico convencional. La NTP sería especialmente ventajosa para explorar el sistema solar exterior. Desgraciadamente, este tipo de propulsión goza de una mala imagen entre gran parte del público, a pesar de que los reactores de estos motores se lanzarían inertes y solo se activarían una vez en órbita terrestre o en el espacio profundo y, por tanto, no supondrían ningún riesgo desde el punto de vista de la radiación emitida.

Arquitectura NTP para llegar al sistema solar exterior (NASA).
Otra vista de la nave marciana y sus tres motores nucleares (NASA).

Referencias:

  • http://anstd.ans.org/NETS-2019-Papers/Track-2–Mission-Concepts-and-Logistics/abstract-29-0.pdf


227 Comentarios

  1. Gracias por la entrada, Daniel, aunque discrepo de que no tenga su peligrosidad extra respecto a la propulsión química. El uranio empobrecido que emplea EE.UU. en sus bombardeos ya bastantes estragos causa, y lo mismo sucedería si el cohete vuelve a la Tierra echo pedazos.

    Por otra parte, esta propuesta es bastante más cara que la exploración de Marte con propulsión química (similar número de lanzamientos, y mayor número de tecnologías involucradas), por lo que realmente no le veo ventajas (la reducción del tiempo de viaje no es para tanto).

    1. Creo que te estás precipitando en cuanto a tu opinión sobre el uso de Uranio, con los peligros que representa. Lo mejor sería obtener más información acerca de las medidas de seguridad que hacen esta una propuesta segura y ya con los datos en la mano decidir. En artículo no ha hablado demasiado sobre ello.

      Respecto a si vale la pena, coincido contigo. Aunque creo que desearía un artículo más extenso sobre el tema. Sólo lo he ojeado por encima, pero en cuanto pueda terminaré de leerlo con más calma y así aportar una opinión más acertada, seguramente. ´

      Quizás el tema, se merece un artículo más extenso sobre el posible uso de la energía nuclear en los cohetes, las medidas de seguridad y los riesgos que pudieran quedar pendientes de solución.

        1. Lei el artículo. Queda claro que los rusos habían alcanzado buenos resultados.
          Si no se usa un motor diferente al químico nos vamos arrastrar como por el sistema interior por décadas como tortugas. Y el nuclear ha demostrado que puede a corto plazo para sucederlo. Aunque más no sea para las tercera etapas.

    2. Es exagerado todo este tema de la radiación en los vuelos espaciales, ya hace mucho tiempo que se han lanzado sonda con RTG’s y nada ha pasado. No creo que este sea un caso distinto

      1. El material empleado, es diferente. En el caso de los RTGs : se suele emplear Plutonio-238, con una vida media de 88 años. Además, hace falta poco plutonio, pues se pretende alimentar aparatos eléctricos de la nave (y generar calor), en lugar de propulsar el vehículo. Entre unas cosas y otras, y aunque los daños no sean menores, serán localizados y pasarán «rápido». Si hay una explosión en rampa y el Plutonio 238 se dispersa por el suelo, en la escala de una vida humana su peligrosidad habrá disminuido notablemente, incluso si no se recogiese nada (y algo siempre se recoge y se confina, claro está).

        Para un motor nuclear, además de que necesitas muchísima más energía (y por tanto material radioactivo), se emplea Uranio 235, cuya vida media es de… ¡700 millones de años! No podemos esperar que el problema se resuelva «rápido», metiendo la basura en una cajita de plomo.

    3. Si reduces el viaje a la mitad de tiempo estás reduciendo en un 50% los problemas derivados de la radiación.
      Es una protección estadística para los astronautas.

      1. Sin duda es útil, pero la radiación en un viaje a Marte con los tiempos que da la propulsión química entra dentro de lo asumible, como explica Daniel. Es en ese sentido en el que digo que «no es para tanto». Y, si recurres a este tipo de propulsión, entonces estarás creando un problema mayor en tierra (tarde o temprano habrá un accidente, el riesgo cero no existe).

        1. Entra dentro de lo asumible siempre que el Sol esté tranquilo.
          La protección es estadística por algo.
          Un viaje más largo implica que algunas ventanas solares no hagas el vuelo tripulado simplemente por el mayor e inasumible riesgo estadístico. O bien que si te arriesgas y te pilla una tormenta no tengas escapatoria posible.

          1. Los problemas fisiológicos derivados de la falta de gravedad se palían, tal y como se hace en la ISS, dure lo que dure el viaje. Lo que Pochimax comenta, sí es una ventaja innegable que, está claro, él considera vale la pena frente al riesgo que dicha tecnología pueda crear en tierra. No sabría estimar los riesgos de ambos eventos, pero tiendo a anteponer los intereses colectivos a los individuales, y dado que los riesgos que generen en tierra afectarán, potencialmente, a muchas personas y durante mucho tiempo, me inclino por la opción de propulsión química.

      1. Lo que quiero decir es que el uranio 235 tiene unos efectos perdurables en el tiempo. No importa cómo haya llegado el uranio 235 al suelo: si en un bombardeo, o si en un accidente en el lanzamiento de una nave: sus efectos son de sobra conocidos, y se prolongan durante generaciones (una vida media de 700 millones de años es lo que tiene). En éste reportaje, por ejemplo, se cuenta cómo el 24% de los niños nacidos en Faluya, Iraq, mueren en la primera semana a causa de, entre otras causas, el uranio empobrecido.

        Y llámale absurdo, pero la ESA tiene prohibido emplear ciertos RTGs porque podría encubrir un programa militar, hasta el punto de que están sopesando fabricarlos de Americio.

        1. La ESA se plantea hacer RTGs de Americio por el simple hecho de que en toda Europa no hay un gramo de Pu238 disponible. El Americio es ciertamente más “sucio” que el Pu238 al emitir muchos más rayos gamma. La radiación del Uranio, tanto el 235 como el 238 no es elevada, no hay que olvidar que son elementos que están presentes en la naturaleza. El contenido total de combustible de un reactor como los necesarios en un NTP no emite una cantidad peligrosa de radiación, por más que este parezca chocante. Otra cosa es una vez que se permite al combustible alcanzar criticidad. Entonces es mejor alejarse. Pero como se ha dicho en el post, esto no sucedería hasta que la nave estuviera en NRHO a una enorme distancia de la tierra y rumbo a Marte. Tal vez los NTP no sean imprescindibles para un primer viaje exploratorio, pero si queremos que la humanidad se extienda más allá de la Tierra, tendremos que empezar a considerar la energía nuclear como lo que es: una rama de la ingeniería y no como una variante oscura de la magia negra.

        2. El peligro del uranio empobrecido es debido a su toxicidad química (al igual que el mercurio, arsénico….) y NO a su toxicidad radiactiva (por eso es”empobrecido”). Se emplea como munición antiblindaje pues al ser muy muy denso permite traspasar dichos blindajes y , además, tiene la mala costumbre de arder espontáneamente una vez superada cierta temperatura.

          1. Además de su toxicidad química también tiene toxicidad radiactiva, y de ahí el incremento en cánceres y leucemias aparejadas en las zonas donde se echa. Aunque en el artículo habla de que legalmente (importante la palabra) no se han establecido causas, el hecho de que tras la guerra del Golfo Iraq haya sido el país con mayor índices de cánceres y leucemias dá que pensar. En el artículo también se habla de la desintegración de isótopos.

            Y te equivocas al creer que, por estar presente en la naturaleza, el uranio es más inofensivo. Es justamente al revés: cuanta mayor sea la vida media de un isótopo, más fácil es que esté en la naturaleza (no ha dado tiempo a que se desintegre). Por otra parte, recuerdo que para impulsar un cohete no se emplea uranio empobrecido, sino enriquecido.

          2. Los USA tiene ahora un debate sobre si usar en estos motores uranio enriquecido o empobrecido, luego eso significa que ambas soluciones son posibles.

        3. Pero vamos a ver YAG, que sigue sin tener que ver el tocino y la velocidad, que es tan peligroso como tantos otros elementos de un cohete espacial, ¿o te crees que son menos tóxicos y cancerígenos los propergoles?

          1. Muchísimo menos peligrosos los propergoles. Por cancerígenos y tóxicos que sean (pienso en los hipergólicos, por supuesto, «el veneno del diablo»), su descontaminación se puede realizar a escala temporal humana, y no geológica. ¿Cómo lidiar con un tiempo de vida media de 700 millones de años? Básicamente, enviándolos al espacio, a un sitio en el que de momento no nos moleste. Ésa es la mejor «solución». «Solución», dicho sea de paso, que nadie hasta ahora ha puesto en práctica.

          2. YAG sigues obviando las escalas, que no es lo mismo limpiar 300 toneladas de propergoles que 10kg de Uranio (10kg por poner una magnitud).

          3. No obvio las escalas. 300 toneladas es difícil de limpiar, qué duda cabe: 30.000 veces más material a descontaminar. Es muy trabajoso. Pero esos 10 kilos de uranio, o 1kg, o 100g, que tanto da, directamente no se descontaminan. No hay quien lo arregle.

            O si lo prefieres lo pensamos en la escala temporal: dos semanas (por decir algo también), frente a 700 millones de años que es el tiempo de vida media. 18250 millones de veces más tiempo que lleva ver la zona descontaminada.

    4. En la corteza terrestre hay bastante uranio, la media es 2 partes por millón. En otras palabras, 1 tonelada de tierra contiene de media 2 gramos de uranio. En el mar también hay uranio natural, la nada despreciable cantidad total de 5000 millones de toneladas. La cantidad de uranio que contiene un reactor (más aún si es de pequeño tamaño, como este) solo puede contaminar una extensión de terreno reducida. Saludos.

      1. Cuando se concentra el uranio 235 las reacciones nucleares se multiplican. Aunque no lleguen a la reacción en cadena de una bomba, las reacciones espontáneas promueven otras y producen muchos más residuos nucleares peligrosos que el uranio disperso en los minerales.

          1. No es nada escasa. De hecho, se pueden fabricar RTGs sin problema. Yo no quisiera estar al lado del corio que queda después de que un reactor nuclear se funda, o en una zona bombardeada con uranio empobrecido.

    5. El problema del uranio empobrecido usado como munición perforante de blindajes no es la radiactividad sino que su polvo inhalado o ingeniero es químicamente tóxico. Mezclar en un argumento reactores nucleares con substancias químicas usadas en otras aplicaciones es falaz.

          1. A mí me preocuparían más los óxidos nítricos e hidrazinas vaportizados a toneladas que unos pocos kilos de uranio inerte en estado sólido.

    6. A título informativo, para los que tienen miedo de estos reactores nucleares:

      En primer lugar, estamos hablando de un minirreactor, no de uno de los núcleos de Chernobyl o Fukushima, por ejemplo.

      En segundo lugar, una historieta propia:

      Yo estuve un tiempo trabajando con un camión grúa, y estaba a las órdenes de un equipo de instalación de Gas Natural. En el camión llevábamos los tubos de acero de 22 pulgadas, los accesorios y demás, y el equipo de soldadura. Junto, claro está, al soldador y el ayudante. Bueno, todo esto es irrelevante. La cuestión es que, una vez hechas las soldaduras, había que radiografiarlas para darles el visto bueno o volver a soldarlas. Evidentemente, en medio del campo o la ciudad, no van a traer una máquina de Rayos X…

      … así que lo que se hacía era que venía el radiólogo industrial con un contenedor portátil cargado de Iridio 192. Tal contenedor era del tamaño de una fiambrera de esas que se ven en las películas americanas o en los dibujos de Tom y Jerry, la típica rectangular con la tapa de medio tubo, que se abre. En lo alto tenía un asa para transportarla. El material radiactivo que se usaba, el Ir192, era una pastillita de 2 mm de longitud, dentro de la “fiambrera”. Dicha fiambrera (según me explicó el radiólogo) estaba llena de plomo, exceptuando los dos orificios para los tubitos por los que salía la pastillita hasta el punto de la radiografía.

      Después del plomo, de dentro afuera, venía una capa de Uranio empobrecido (U235), una de titanio y una de acero inox de alto grado. En total, el contenedor pesaba unos 18 kilos.

      Dicho contenedor, según me explicó el radiólogo, es capaz de soportar el atropello de un tren, tres disparos de un calibre 50, una caída de 10.000 metros y diversas perrerías más… sin que EN NINGÚN MOMENTO el material radiactivo de su interior se pierda, quede expuesto, el contenedor se parta ni se agriete catastróficamente. Es decir, es casi invulnerable.

      Por ello, dudo que un reactor espacial sufriese ningún daño (entiéndase, como para liberar el U235), ni por explosión del cohete en la rampa de lanzamiento o durante el vuelo, ni por reentrada, ni por impacto tras la reentrada.

      Realmente, es más fácil que me salga a mí otro par de brazos a que un chisme de esos bien diseñado se “casque” en un accidente.

      1. El problema, Noel, es que poner semejante blindaje hace que el reactor ya no merezca la pena, porque lo que se gana por un lado se pierde al tener que subir un montón de peso muerto.

        1. Ten en cuenta que el diseño de un reactor espacial sería muchísimo mejor que el de la “fiambrera” del radiólogo, y la relación peso potencia sería útil.

          La “fiambrera” estaba hecha para llevarla en la parte de atrás de la furgoneta, entre la gente, por la calle… ya sabemos cómo son las cosas con lo que tiene la pegatina “Radioactive”, que a la peña enseguida le entra la paranoia.

          Un reactor espacial sería aún más resistente (no en vano son los mejores ingenieros del mundo) y más ligero que uno equivalente aquí en el suelo. Y olvidamos un detalle: el reactor puede generar energía DURANTE AÑOS, con lo que, en principio, sólo habría que repostar los tanques de hidrógeno y la nave seguiría en órbita entre la Tierra y Marte (como en la novela, “El Marciano”, en que el “Hermes” va y viene continuamente), con lo que por solo eso ya vale más la pena que un sistema químico. Siempre sería buena cosa tener un reactor nuclear en órbita: podría usarse incluso después de propulsar una nave, como por ejemplo para establecer una base orbital o, si se consiguiese aterrizarlo con garantías, para alimentar una base lunar o en algún asteroide (ya fuese tripulada o automatizada).

        2. YAG, ahí ya estás entrando en el terrendo de la suposición… mira, no estás siendo ni objetivo, ni creo que entiendas las magnitudes de un proyecto como este, estás juntando Churras con Medinas (o Merinas, o lo que sea…).

          1. Si algo suena «raro» lo adecuado es pedir una justificación. Pochimax, por ejemplo, ha solicitado un enlace. Lo que no se debe hacer es afirmar, sin pruebas, que alguien afirma sin pruebas, porque al final hacéis aquello de lo que me acusáis. O bien lo demostráis, o bien requerís información.

            En el artículo de Daniel que amablemente nos ha facilitado Martínez el Facha más arriba, muestra detalles del diseño del motor y dedica un apartado específico a la seguridad, llamado «La radiación». Además de que Daniel comenta lo mismo que en esta entrada: la falta de peligrosidad adicional respecto a un cohete con propulsión química para los de la Tierra, y por la que ya he comentado mis suspicacias con sus correspondientes enlaces más arriba, dice explícitamente que «(…) rayos gamma se pueden frenar usando escudos lo suficientemente gruesos a partir de materiales con un alto número atómico (como el plomo). Desgraciadamente, este requisito entra en conflicto con las limitaciones de masa en una nave espacial (…)». La solución propuesta por la NASA era la siguiente: «(…) los tanques de hidrógeno serían un escudo ideal para la tripulación. Las pruebas efectuadas durante los proyectos Rover y NERVA demostraron que las dosis de radiación provenientes del reactor en un viaje a Marte estarían dentro de lo tolerable, principalmente debido a que el reactor permanecería apagado durante la práctica totalidad de la misión. En realidad, la tripulación de una misión con propulsión nuclear térmica recibiría una dosis menor que otra con propulsión nuclear eléctrica, la cual necesita que el reactor esté funcionando continuamente. Por lo tanto, no, la radiación no es una excusa para no emplear motores térmicos nucleares.» No se emplea plomo + uranio + titanio + acerinox, sino tanques de hidrógeno. Ni que decir tiene: en caso de accidente, el hidrógeno ya no estará ahí.

          2. Te recuerdo que en ciencia, afirmaciones extraordinarias, requieren pruebas extraordinarias, eres tú el que está aseverando, por tanto tú, el que debe demostrar y no al revés.

            Pero vamos a ver… que no estamos hablando de construirlo mañana, ni que este sea el diseño final… el artículo que mencionas es la mejor forma de rabatir esto que estás tratando de argumentar, pero creo que lo estás tratando de entender a tu manera, te recomiendo que lo vuelvas a leer.

          3. La carga de la prueba, en ciencia, y en lógica en general, recae sobre quien afirma. Si yo afirmo que la protección no se hace de tal manera, me corresponde probarlo, efectivamente. Si alguien afirma que me guío por suposiciones (y no las investigaciones realizadas con el NERVA, como es el caso), igualmente deberá probarlo. Y si no quiere hacerlo, lo más cómodo es requerirme que argumente la afirmación realizada. Resumiendo: no responder con otra afirmación no probada, sino con una solicitud de demostración.

            No sé qué criterios has seguido para calificar de «extraordinaria» la afirmación de que un blindaje pesado hace menos atractivo el motor (la ecuación del cohete es conocida desde hace mucho, y lo que no propulsa ni es carga útil, cuanto más ligero mejor). He leído el artículo en su día, y lo he releído para obtener los extractos del texto. Creo que es clara tanto la desventaja del peso como la utilidad de usar el hidrógeno que será propelente para apantallar la radiación, dándole un doble uso. ¿Que mañana pudiera haber un nuevo diseño que abordase el problema de otra forma? ¿Por qué no? Pero deberá de ser un diseño que mejore el actual, que a su vez es preferible a un blindaje pesado (o así lo han entendido quienes pensaron en el NERVA).

            También te invito a releer el artículo.

      2. Noel, tu información me a sido muy interesante e ilustrativa.
        Podemos pensar que en un accidente el contenedor no se rompa pero si cae en el agua se inunde.
        pero, pero pululan por lo mares submarinos y buques con propulsión nuclear. Varios a sufridos accidentes catastróficos y vaya uno a saber en que estado están todos esos materiales. También se han perdido en accidentes aereos (ej. B-52) armas nucleares y algunas no se las han podido recuperar.
        Probablemente cualquier implementación que se realice para llevar propulsión nuclear al espacio será mucho mejor pensada, en cuanto a riegos de catástrofes, que lo que ya vivimos desde hace más de 60 años.

      3. Los reactores nucleares espaciales no van protegidos para evitar dispersión del material en caso de fallo del lanzamiento. Como ya se ha comentado, hasta que no se encienden no son particularmente radiactivos.

        Los que sí despegan bien blindados son los RTGs, que son muy radiactivos.

        Saludos

  2. El concepto muy bonito y todo eso, aún sin dejar de ser un power point sin más, siempre es interesante leer sobre este tipo de propuestas y sus tecnologías, aunque sea por simple satisfacción de nerd. Gracias como siempre Daniel por tu labor 🙂

    Y pregunta: ¿Por qué se necesita un SLS block 2 para lanzar los elementos, si ya la primera versión es de sobra para poner esa carga de 44 toneladas en LEO? ¿Es simplemente porque es la versión que se supone que estará en servicio en esa época (ya sé, suena a chiste xD) y las anteriores ya no se usarán? Es que me parece un poco desperdicio utilizar un lanzador capaz de poner 130 toneladas en órbita, para usarlo ni siquiera a la mitad de su capacidad, ¿no podría usarse otro vector, o es cosa de que la NASA solo contempla lanzadores propios para este tipo de proyectos y simplemente no tiene más?

    Un saludo.

    1. Creo que la respuesta te la has dado solo, se refiere a capacidad en órbita, esto se montaría en órbita lunar o en la de halo junto a gateaway, por lo tanto hace falta más energía para llegar allí.

  3. Gracias a la energía nuclear, los astronautas tendrán menos posibilidades de morir de cancer por la radiación, irónico, pero cierto. (Hay quien no sabe que fuera de la magnetosfera terrestre, la radiación es enorme, que incluso viajar en avión supone exponerse a dosis 20 más altas que en tierra)
    El futuro del espacio, entendido como progreso en bienestar humano, creo que pasa por la energía nuclear y por la minería de asteroides. Ojalá los prejuicios y fanatismos nos dejen intentarlo y dejarle a nuestros hijos un mundo de progreso y avances, en lugar de uno de retrocesos y fanatismos.

    1. Y dispondrían además de más energía en la nave. En un viaje con la vida de personas en juego esto también sería algo a tener en cuenta, más potencia disponible que se puede usar. La energía en el espacio obliga en ocasiones a situaciones caprichosas. Me parece una opción estupenda. Eso o acelerar detonando bombas nucleares. es lo que nos queda de momento.

  4. Una propuesta muerta antes de nacer. Incluir la palabra NUCLEAR en cualquier proyecto espacial ya es su acta de defunción. Recuerden que la inmensa mayoría de la población (si digo 99.9999% seguro quedo corto) esta convencida que todo lo que dice nuclear explota como bombas nucleares o sencillamente lo asocia en otros conceptos no relacionados.

      1. El problema es que a la gente común (gente no especializada, que no conoce del tema) no profundiza mas allá de lo que ve en las noticias y los periodistas no se distinguen mucho por la información exacta sino la información mas atrayente.

      1. Igual, la palabra NUCLEAR no es bien vista usada por ningún país por ningún concepto: lo nuclear explota. No veo que diferencia haga que lo haga China o el Principado de Sealand.

    1. Dices: “Recuerden que la inmensa mayoría de la población (si digo 99.9999% seguro quedo corto) esta convencida que todo lo que dice nuclear explota como bombas nucleares”

      ¿Qué hay que recordar? ¿Quizá son datos de alguna encuesta tuya? ¿No te parece que son muchos 9s?

      En serio: En los paises con educación secundaria obligatoria la mayoría de la población sabe de los riesgos de la energía nuclear. En Alemania, de donde nadie sospecha que falte formación, se decidió cerrar todas las centrales nucleares a partir del desastre de los reactores de Fukushima.

      1. Una y otra vez en las noticias vemos lo mismo desde hace años, falta de información y medios que no se preocupan en informar bien en temas científicos, y aunque les cueste creerlo, muchas personas les parecen absurdos los programas espaciales. Y no son suficientes 9, asumo que una de diez mil personas tiene verdadera información sobre el tema.

  5. Creo que es un proyecto (o un mero concepto) que, junto a la Gateway, tienen como finalidad más destacada justificar el desarrollo del SLS, costosísimo vector sin ningún tipo de comercialización a la vista y de carácter descartable, esto es, que ha quedado técnicamente obsoleto antes de volar.
    Como no hay quien asuma el costo político de cancelarlo, adelante pues, que el pueblo pague y disfrute media docena de lanzamientos hasta archivarlo …

    1. Pues yo creo que la NASA incluye el SLS en este proyecto, porque no le queda de otra, y mientras el SLS siga vivo gracias al favor del congreso, se seguirá incluyendo en cualquier arquitectura futura…

      Pero creo que justo este proyecto será el sustituto de la NASA al SLS, una vez exista un sustituto fiable a este lanzador, toda la tecnología nuclear, serán los mega proyectos que tendrá ocupada a la Nasa, en las próximas décadas…

      1. Efectivamente.
        La idea de la NASA (y de los políticos) podría pasar por “privatizar” la gestión del SLS para cargas. Vamos que Boeing se encargue de toda la gestión, comercialización y lanzamiento. La NASA sólo seguiría controlando el SLS para lanzamientos tripulados.
        Eso significa que el SLS entraría en la rueda comercial, como cualquier otro cohete, con su correspondiente precio.
        Así que en esta propuesta se puede sustituir “SLS” e incluso la “Orión de carga” por cualquier otra combinación de cohetes y naves comerciales que haga lo mismo y sea más barata.

          1. Depende de a cuánto consiga fabricarlo y lanzarlo Boeing.
            Aunque si partimos de la base de que un Delta IV Heavy lo vende y lanza ULA a la USAF por 440 millones de dólares los precedentes no son bueno.
            Sin embargo, ten en cuenta que necesitas por lo menos dos o tres cohetes de los otros para conseguir lo mismo que puede hacer un SLS Block1b y que la cadena de acontecimientos empieza a largarse mucho (ya lanzar 6 ó 7 cohetes es un poco complicado, imagínate que tuvieras que lanzar 20)

            Lo importante, es el concepto. La NASA ya no quiere saber nada de tener que operar ella misma cohetes (sólo lo concede para lanzar la Orión tripulada). La NASA quiere contratar servicios y que las empresas le oferten las arquitecturas que consideren más apropiadas para cada misión.

          2. Si el SLS entra en la cadena comercial, subitamente, bajara de precio. El costo de desarrollo ya lo pago la NASA.

    2. Es que el SLS no va a ser comerciable. Nunca ha estado en mente ese uso.

      No pareces muy bien entender cómo funciona la NASA.

      Necesitan llevar X carga científica (o personas) a Y lugar. Miran en el mercado de lanzadores y escogen el adecuado segun diversos criterios.

      ¿Pero qué pasa si no existe un lanzador en el mercado que cubra las necesidades? Pues que la NASA tiene que diseñarlo y luego lo fabricarán los contratistas. No hay otra opción.

      Nunca he visto quejarse a nadie de la “nula comerciabilidad” del Saturno V. Quizás porque es ridículo…

      1. Nop, lee lo que he posteado más arriba. Ya se habló en el comité del Congreso de que sería buena idea que una empresa gestionara todo el tinglado del SLS y no la NASA.

        La estrategia que va a seguir la NASA va a ser similar a la que está solicitando para los suministros a la Gateway o para lanzar el módulo lunar, salvo para lanzar la Orión y ya veremos por cuánto tiempo). Contratar servicios que se ajusten a sus necesidades. De hecho, para lanzar el módulo lunar la NASA ha dicho que sí se puede emplear el SLS y que lo único que las empresas tienen que negociar directamente con los contratistas del SLS, que ella no quiere saber nada de nada sobre el tema. Y que no le chafen el programa previsto para lanzar Oriones.

        Así que si Boeing, por ejemplo, quiere ofertar lanzar el módulo lunar con el SLS, puede hacerlo. Y si otra empresa quiere contratar a Boeing para lanzar un SLS con lo que sea, también puede hacerlo.

    1. Si, es el reflejo del Sol, ten en cuenta que en esa imagen (donde está situada la DSCOVR), el Sol está justo detrás de la sonda e ilumina la Tierra de pleno. A ese fenómeno también se le conoce como “Sunglint”, desconozco si existe término en español :/

  6. Los que están a favor de la energía nuclear en el espacio suelen argumentar que el rechazo de la población a lo nuclear es irracional, que la mayoría la rechaza por ignorancia. O sea, que los únicos beneficiarios son muy inteligentes y que es tonto el resto del mundo: los que pagamos entre todos los problemas de los residuos radiactivos durante cientos o miles de años, contando entre los tontos a las siguientes generaciones, o las víctimas de los escapes o de los accidentes de las centrales.

    El problema de la energía de fisión en astronáutica no es su uso en el espacio, porque fuera de la biosfera terrestre ya hay mucha radiación. El problema está aquí, en la biosfera, en el único lugar del universo en que animales terrestres tan grandes como los humanos pueden vivir muchos años sin cáncer debido a radiación. Nadie como quien se dedique a la astronomía o la astronáutica sabe mejor lo minúsculo que es nuestro planeta y lo imposible, por mucho tiempo, que es encontrar otro lugar donde vivir. Ese conocimiento les hace más responsables al decidir si apoyan o rechazan el uso de energía de fisión nuclear, o sea de la generación de residuos nucleares en la biosfera para producir el combustible de naves.

    En cuanto a la misión, me parece disparatado ir a una órbita lunar a ensamblar los módulos, multiplicando el esfuerzo que requeriría hacerlo en órbita terresrre baja. La única excusa que veo a esto sería la de no activar el reactor cerca de la Tierra, por si pudiera caer por accidente.

    Menos mal que es un esquema de misión del que no hay intención de llevarlo a cabo.

    1. El ensamblaje en la órbita lunar está concebido para que la energía que tenga que gastar la nave para salir hacia Marte sea lo menor posible. Ello significa más carga útil, o menos propelente.
      Por otro lado, hay que apuntar que la preparación del uranio para uno de estos NTP no requiere de ningún proceso nuclear, sino del enriquecimiento, que es un procedimiento físico-quimico para reunir el isótopo inestable del uranio, U235, hasta que forme un determinado porcentaje respecto al uranio 238. No hay ningún residuo radiactivo tras el proceso.

      1. Lo de que “No hay ningún residuo radiactivo tras el proceso” no es del todo cierto. Desde que el uranio está enriquecido, aunque sea poco como en este caso, la radiactividad aumenta y genera muchos más residuos radiactivos que el mineral de uranio.

        Si no nos conformamos con la energía nuclear del sol para la astronáutica, o estamos tan enamorados de la fisión nuclear, quizá lo mejor sea enviar uranio sin enriquecer al espacio, enriquecerlo allí y usar el uranio empobrecido que resulte para fabricar la estructura de las naves. Quizá sea un buen blindaje para proteger a los tripulantes de la radiación.

          1. Debí dejar más claro que lo decía como ironía.
            De todas formas, parece que el problema del uranio empobrecido no es su radiactividad:

            https://es.m.wikipedia.org/wiki/Uranio_empobrecido
            “Riesgos para la salud Editar
            El uranio empobrecido tiene una radiactividad baja (vida media comparable a la edad de la Tierra), aproximadamente un 60% de la del uranio natural. Pero, como el uranio natural, posee riesgos toxicológicos debido a su comportamiento como metal pesado en el organismo”

      2. Pero ¿cuánto es el ahorro real en Delta V pasando por la Gateway frente a ensamblar todo esto en LEO y lanzarlo desde ahí?
        Porque si no hay más que un pequeño ahorrillo sería mejor ensamblar en la órbita baja terrestre, por practicidad.

    2. «la única excusa que veo a esto sería la de no activar el reactor cerca de la Tierra,»

      Precisamente es lo que comenta Daniel

      los reactores de estos motores se lanzarían inertes y solo se activarían una vez en órbita terrestre o en el espacio profundo

      Saludos

    3. No creo que nadie haya dicho que la gente que no apueste por lo nuclear sea tonta.
      Sencillamente que no está informada. Y no lo está porque primero no tienen porque estarlo, aunque sería lo deseable.
      Segundo, porque la información que les llega sobre lo nuclear (la tele, vamos) es sensacionalista.
      Por la sencilla razón porque tienen que decir algo más interesante que el telediario de la cadena de al lado. Los pocos temas que controlo están llenos de errores cuando los tratan en los medios. ¿Que no dirán y dicen sobre la energía nuclear? Pues dicen lo que la gente espera oír.
      ¿Cuánta gente cree que la radioactividad mata? (Lo hace, pero en exceso) ¿Y cuántas pensaran que en Chernobil hubo una explosión nuclear? ¿Habrá mucha gente que sepa que lo que mueve los generadores en una central nuclear es vapor de agua?

      1. Creo que la mayoría de la población ignora los beneficios de la medicina nuclear. ¿Cuántos conecen, por ejemplo, la superioridad para detectar tumores de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET)? Si fueran más conocidos, para much@s nuclear dejaría de ser sinónimo de muerte

  7. Me encanta la energía nuclear, en sus dos formas, sin embargo este es un caso distinto pues no considero viable de ninguna de las esta arquitectura de mision. No podemos deshacernos de una nave tan capaz cono esta se pierda creó que deberíamos dejarla aparcada en mlo o cualquier otra orbita lunar ampliar la nave rehavituallarla y mandar otra tripulación. Similar a la estructura de vuelo de la película The Martian, una nave nodriza bastante grande que se va reaprovechando para cada sucesiva misión. Además por otro lado lo ideal es que fuese a GEO pero le veo un problema y es que si falla algo y en una nave espacial pueden fallar muchas cosas no tenemos ni idea de que pasaría si un reactor nuclear encendido y en funcionamiento cayese en la atmósfera.

    En cualquier caso daniel un articulo mas extenso sobre las ventajas y los riesgos de este tipo de propulsión seria muy bienvenido si no abre la boca el profeta en unos días.

  8. Si hay que montar en la NRHO creo que saldría más a cuenta emplear un remolcador con motores iónicos, al estilo del PPE de la Gateway, en lugar de que cada módulo de estos viaje por su cuenta hasta allí.

  9. “Hola, buenos días. Desde la colonia marciana Elonword damos la bienvenida a nuestros amigos de la NASA. Piden y tómense un refrigerio, que 160 días de viaje son muy cansados”

  10. Gracias, Daniel. Nueva sobredosis de Powerpointin 500 Fortex para tratar el síndrome de abstinencia espaciotrastornado.

    Dejando a un lado que propuestas de este tipo hay muchas, me llama la atención lo disparatado de la arquitectura de la misión, que parece un intento desesperado de darle alguna utilidad a la Gateway más allá de hacer unas misiones lunares: ¿Quieres ir a Marte? Pues unos sencillos pasos:

    1) Lanzas los cinco componentes de la nave a la órbita terrestre con varios SLS. Hasta ahí, bien. Pero el resto…

    2) En lugar de ensamblar los módulos en LEO usando como apoyo la ISS o alguna estación similar, no se te ocurre mejor cosa que aumentar la masa de los mismos dotando a cada uno de un sistema de propulsión para enviarlos a la Gateway a hacer el ensamblado pero no todos al tiempo sino en cómodos plazos (seis meses). Me lo expliquen, oiga.

    3)Eliges como masa de reacción del motor nuclear de la nave interplanetaria un combustible que te crea problemas (hidrógeno) pues te obliga a aumentar la masa de la nave al tener que dotar a los depósitos que lo almacenan con un sistema de refrigeración para no quedarte sin “gasolina” a mitad de camino, cuando tienes otro (metano) que no presenta estos problemas a costa de algo menos de rendimiento (pero vamos, que en lugar de 160 días fueran 180, ya ves).

    4) En fin, una vez has montado la nave en la Gateway y la has equipado, lo “lógico” sería que la tripulación, que estaría en la Gateway, embarcase, encendiese motores y partiese hacia Marte. Pues no. En lugar de eso, lo que haces es enviar a la nave marciana A OTRA órbita lunar en otro vuelo de seis meses para que allí embarquen los astronautas y, por fin, pongan rumbo al Planeta Rojo. Menos mal que esta parte de este sinsentido de misión lo harían en solo 160 días.

    ¿En serio alguien piensa que este disparate es una buena idea?

    De verdad, y como diría Goya, el sueño de la justificación de la Gateway produce monstruos. Madre mía, vaya propuesta más estúpida.

    1. No soy un fanboy de Elon Musk, pero si le ha llegado esta propuesta, seguro que está tirado en el suelo de su despacho descojonándose de risa y diciendo:

      “¡¡Y luego dicen que el que va fumado soy yo!!”

      1. Demencialmente complicada, con un montón de módulos distintos, con un motor que no existe, con una tecnología de refrigeracion del hidrógeno que en la practica aun no existe, con una estación que no existe, con una cantidad de acoples en orbital lunar de asustar, etc.

        Yo la leía descojonado de risa.

        Luego los que creemos en SpaceX somos unos ilusos, y mandar varias naves iguales a rellenar una nave igual es muy complicado.

        Lo dicho arriba, un powerpoint para intentar justificar el SLS y una par de tecnologías, a ver si cae algo de dinero para desarrollar algo y tirar un par de años más.

  11. Creo que no debería haber debate en torno al uso de la energía nuclear en el espacio, porque lo que no hay que hacer es tratarlo como una guerra entre el ecologismo y el progreso espacial, sino como un problema que necesita una solución ingenieril.

    ¿Cómo evitamos que ante un suceso catastrófico de camino al espacio el reactor nuclear esparza su carga radioactiva por la atmósfera? Muy sencillo: Aplicando las mismas soluciones y estándares de seguridad que se usan con los astronautas.

    Es decir: Enviar el reactor nuclear dentro de una cápsula acoplada a un sistema LAS y dotada de escudo térmico y paracaídas.

    ¿El cohete explota en la rampa de lanzamiento o subiendo, en el momento de max. Q? Salta el sistema LAS y se aterriza con los paracaídas.
    ¿Hay problemas con la segunda etapa y no se alcanza la órbita? Entrada a velocidades suborbitales con el escudo térmico por delante y desplegar los paracaídas al llegar a la atmósfera, llegando la cápsula intacta a tierra o mar.

    Por ejemplo, se podría coger la misma cápsula Orion y convertirla en un sistema de carga de este tipo, quitando todo lo relacionado con soporte vital, asientos de astronautas, etc. para que llevase dentro solo el núcleo del reactor, con el combustible dentro. Ya en el espacio, un brazo robótico uniría este dispositivo con el resto de la nave.

    Honestamente, no sé porqué nunca sale esta solución en ningún estudio técnico o powerpoint sobre el tema. Me están dando ganas de escribir un “brief report” y enviárselo a la NASA.

  12. Yo tiendo a ser mal pensado y con esto de justificar gastos e inversiones me viene a la mente un pequeño off-topic. El fallo de la sonda Juno que la obligó a realizar su misión primaria en unos 5 años en vez de 2 (corregidme con las cifras si me equivoco) ¿no podría tener algo que ver con esto? En la entrada del 21 de febrero de 2017 Daniel decía que cada año añadido costaba 36 millones de dolares. No es una suma gigantesca como otras, pero significa 3 años más de empleo y sueldo para la gente que trabaja en el proyecto. A mí no me extrañaría mucho que hubiera habido un pequeño sabotaje, porque ya sabemos que una carrera científica, a no ser que llegues a publicar libros con un éxito como los de Stephen Hawking, no es como para hacerte millonario.

  13. Creo que no debería haber debate en torno al uso de la energía nuclear en el espacio, porque lo que no hay que hacer es tratarlo como una guerra entre el ecologismo y el progreso espacial, sino como un problema que necesita una solución ingenieril.

    ¿Cómo evitamos que ante un suceso catastrófico de camino al espacio el reactor nuclear esparza su carga radioactiva por la atmósfera? Muy sencillo: Aplicando las mismas soluciones y estándares de seguridad que se usan con los astronautas.

    Es decir: Enviar el reactor nuclear dentro de una cápsula acoplada a un sistema LAS y dotada de escudo térmico y paracaídas.

    ¿El cohete explota en la rampa de lanzamiento o subiendo, en el momento de max. Q? Salta el sistema LAS y se aterriza con los paracaídas.
    ¿Hay problemas con la segunda etapa y no se alcanza la órbita? Entrada a velocidades suborbitales con el escudo térmico por delante y desplegar los paracaídas al llegar a la atmósfera, llegando la cápsula intacta a tierra o mar.

    Por ejemplo, se podría coger la misma cápsula Orion y convertirla en un sistema de carga de este tipo, quitando todo lo relacionado con soporte vital, asientos de astronautas, etc. para que llevase dentro solo el núcleo del reactor, con el combustible dentro. Ya en el espacio, un brazo robótico uniría este dispositivo con el resto de la nave.

    Honestamente, no sé porqué nunca sale esta solución en ningún estudio técnico o powerpoint sobre el tema. Me están dando ganas de escribir un “brief report” y enviárselo a la NASA.

    [P.D.: Envíe este comentario antes y no aparecía. Lo he vuelto a enviar por si acaso]

    1. E incluso así, más de un astronauta ha muerto y sus restos se han esparcido por la atmósfera. Queremos viajar al espacio, es un fin, no es sustituible; aquello que nos propulse… bueno, si realmente es tan problemático, mejor emplear otra cosa.

  14. De lo que se trata es de acortar al máximo un viaje tripulado a Marte ¿no?
    Pues puestos a proponer soluciones locas como la de este trenecito de módulos con maquinita humeante de uranio, quizá puede colar la siguiente:

    – Un remolcador iónico, tomándose el tiempo que haga falta, va dejando en la trayectora a Marte, a espacios calculados según la velocidad prevista para la nave, una serie de ICBMs desechados de la guerra fría.
    – Se lanza la nave tripulada y, antes de pasar junto a cada ICBM, este arranca, iguala su velocidad a la de la nave, se acopla a ella y la impulsa hasta la siguiente “casa de postas para las diligencias”, donde librarse del “caballo” agotado y tomar uno fresco.
    – Para el camino de vuelta lo mismo.

    Hay que advertir que esta solución tiene los riesgos propios del salvaje espacio, como un ataque de gorilas noruegos montados en misiles nucleares, o el robo de ICBMs por los cuatreros espaciales.

    1. A ver si he entendido bien. Propones lanzar unos cohetes de combustible sólido a la órbita baja, detener la combustión, que un remolcador iónico se entretenga unos (muchos) meses en dejar uno a uno en ciertos puntos de la trayectoria que seguirá nuestro vehículo marciano (aka diligencia) dentro de mas meses (o años ya) para que, cuando pase por cada uno a velocidad creciente o decreciente, según corresponda, reactivar la combustión (si, del combustible sólido), igualar la velocidad de nuestra diligencia, incrustarse en el “ojete” de la misma (AKA dispositivo de acoplamiento), reactivar de nuevo la combustión y acelerar o decelerar para, cuando el combustible se agote, desecharlo y esperar a llegar a la siguiente yunta.
      Igual hay que pensarlo un poco más.

      1. Los cohetes de combustible sólido se pondrían en órbita baja como carga de otro cohete. No se encenderían más que una vez. En el “cambio de relevo” no se esperaría parado.

        Pero si, tienes razón, de tomárselo en serio habría que pensárselo no un poco, sino mucho más.

  15. Hola Daniel,

    Llevo mucho tiempo siguiendo tu blog y siempre me ha llamado mucho la antención todos lo detalles referentes a órbitas. ¿Me podrías recomendar un buen libro donde poder estudiar sobre eso?

    Muchas gracias

  16. Mirando los puntos de Lagrange que permiten hacer extrañas maniobras, como las orbitas de Halo (que complejidad), la navegacion astronautica podria parecerse cada vez mas a la navegacion marina jaja, todas no son orbitas elipticas y orbitas de transferencia. Y si les agregaramos velas a las naves, mas parecido =D

      1. Eso dalo por sentado. Además, ten en cuenta que ya China ha experimentado moviendo cosas en el espacio cislunar y L2. La NASA no querrá quedarse atrás.

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Por Daniel Marín, publicado el 3 octubre, 2019
Categoría(s): Astronáutica • Marte • NASA