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. Ciñéndonos estrictamente al tema, sin expandirlo (eso ya lo hará solo si se da el caso). Aquí el principal pero es, ¿quién fabricaría el reactor? Porque la industria nuclear americana hace tiempo que se fue al peo, Hillary liquidó el negocio embolsándose las comisiones de rigor y dejando que Rosatom les venda el uranio que para algo son una gasolinera. Y llegamos a absurdos (en apariencia) tales como que los reactores ucranianos de tecnología soviética bajo Offshorenko le compren las barras de fuel a los americanos cuando a estos a su vez se las vende Rosatom y lo único que hacen es suministrarlas con formato incompatible.

    Lo que está claro es que tiene que haber una fase de prefabricación seria para poder saber exactamente a qué atenerse, y eso requiere untar generosamente a los contratistas que vayan a fabricar el coso y subirlo allá arriba.

    En la UE algo como esto lo podría hacer Areva, el problema es que no tienen ni puta idea porque jamás se han embarcado en algo así, ni a nivel pogüerpón. También se puede resucitar la industria americana, cosa que tendrá que pasar más pronto que tarde porque las cabezas nucleares y su mantenimiento empiezan a dar miedo, pero esto implica que las ventajas comparativas del proyecto se van por la alcantarilla por la vía de costes, ¿no? Da igual el carnaval que se haga. Sería no tanto como empezar de cero pero casi, con el agravante de que en el capitalismo senil americano la producción física material está muy penalizada por falta de margen (y en esta industria los salarios tienen unos pluses astronómicos, nunca mejor dicho).

    También podría hacerlo Rosatom, que como va camino de monopolio mundial (ahora mismo son los únicos exportando NPPs, porque lo de Hinkley Point C como que no) cobraría exactamente lo que le diese la gana. Para algo son una gasolinera además dirigida por déspotas y chorizos (mira, como aquí). Tal como está la cosa lo veo muy poco probable, pero nunca se sabe.

    Politica Politicarum et omnia Politica.

  2. Como un ingeniero de la NASA va de picnic?: primero alquila un deposito en las afueras de la ciudad, de esos numerados con persiana metalica. Luego compra las vituallas y las manda al deposito mediante un tercero (no va el), pero en modo fraccionado, a lo largo de varios meses.
    Cuando el deposito contiene todo lo necesario contrata otro personal con otro transporte para que saque las vituallas e implementos en un acoplado y se cita cronometricamente con el y su familia en algun punto de la autopista de circunvalacion y una vez encontrados, engancha el acoplado a su vehiculo particular y se dirigen al sitio de picnic convenido.

    Elon es infinitamente mas aburrido. Hace siete viajes de su casa a la vereda cargando su caravana y luego se va al sitio del picnic.

      1. Que parte del proceso este de alejarse hasta el espacio cislunar con envios fraccionados para hacer una cita final con los astronautas les provee una relacion estocastica entre la radiacion del generador y el riesgo para su salud?

        1. He abreviado demasiado. Me refería al tiempo que se acorta del viaje a marte con la propulsión nuclear. Con motores químicos es seguro que vuelven los astronautas, como mínimo, estériles. Con menos tiempo en el espacio, si tienen un cáncer de hígado cuando pasen unos años de la vuelta , puede ser por la radiación que absorbieron…. o por el orujo que se meten al cuerpo.

  3. Viajar a Marte desde la Gateway es imposible: la vida útil de la Gateway es la que es. Y ninguna nave (mediante propulsión química, nuclear térmica u otras) podrá ser preparada para su ensamblaje en la Gateway. La Gateway sólo tiene sentido para visitar los polos de la luna, establecer bases lunares y ver si se puede sacar agua de la Luna. Luego, pasadas unas cuantas décadas, ya se construirá otra estación espacial que sirva para dar el salto a Marte. Y en cientos de años, se podrían hacer viajes interestelares sólo si se consigue propulsión apropiada con: (a) fusión nuclear, (b) antimateria, (c) velas solares; y si se controla la hibernación.

    1. En realidad, la hibernación está controladísima.

      Yo la practico todos los sábados por la tarde gracias a la tecnología “TelefimAlemandeSobremesa v. 3.0” y mi mujer dice que ronco como un oso.

  4. Sobre la energía nuclear quisiera decir lo siguiente: Yo tengo la carrera de biología y he sido profesor de ciencias naturales en secundaria durante muchos años. Siempre fui más bien contrario a la energía nuclear por lo del problema de los residuos, etc, pero sin estar muy seguro. Hasta que hace unos años leí un libro, para mí excelente, de un ecologista y científico de talla mundial: James Lovelock. El libro se titula “La venganza de la Tierra”. Este científico es muy famoso por haber enunciado la teoría de “Gaia”, considerando a la Tierra, para decirlo rápido, como un organismo vivo.
    Lovelock es decidido partidario de la energía nuclear como la principal baza que tenemos para combatir el efecto invernadero causado por las centrales térmicas. Demuestra con números cómo las llamadas “energías renovables” (solar, eólica, etc) son del todo incapaces de satisfacer toda la demanda de energía que habrá si cada vez más países acceden al nivel de vida del llamado “primer mundo”. A la espera de que se consiga producir energía nuclear de fusión, muy limpia y prácticamente inagotable, la de fisión nos da el tiempo de margen necesario, o nos lo daba cuando se escribió el libro, antes de que el efecto invernadero se descontrole. Los problemas de la energía de fisión se han exagerado mucho y se pueden solucionar. Los reactores más modernos, por ejemplo, producen muchos menos residuos que los antiguos. Eso aparte de que por cada metro cúbico de residuos de una central nuclear, una central térmica produce KILÓMETROS CÚBICOS de gases invernadero.
    James Lovelock dice que a él no le importaría tener un bidón de residuos radiactivos, con su aislamiento de hormigón correspondiente, en el jardín de su casa. Incluso aprovecharía su calor para la calefacción.
    La ecología es una ciencia pero el ecologismo no. Es una ideología y como todas ellas tiene sus dogmas muy difíciles de cambiar para muchos de sus seguidores. Es dificilísimo dejarse convencer de que una idea por la que has luchado y te has manifestado durante años, resulte que era errónea. Eso no quita por supuesto que el ecologismo tenga razón en otras muchas cosas.
    Sobre el uso de la energía nuclear en el espacio creo que estamos de acuerdo en que sólo nos afectaría si cayeran materiales radioactivos en la atmósfera y se pueden buscar soluciones, por supuesto, como las que dice David. Muchos sabemos la oposición que encontró la sonda Cassini antes de despegar por el temor a CONTAMINAR DE RADIACIÓN EL ESPACIO. Es como temer que si arrojas un grano de sal al océano éste, que es de agua dulce, se vuelva todo salado. El desconocimiento científico junto con la facilidad de la gente para ser manipulada y movilizada vete a saber con qué fines, lleva a cosas así. Con esto sin embargo no quiero decir de ninguna manera que todo el que se oponga a la energía nuclear sea un ignorante como esa gente ni muchísimo menos. Creo que hay que evitar siempre el insulto y la descalificación.
    Con todos mis respetos por tanto para los contrarios a la energía nuclear, creo que estáis equivocados. Por la ciencia que he aprendido en 38 años de enseñarla creo que la energía nuclear es necesaria para combatir el efecto invernadero, que es de muy de lejos el problema medioambiental más grave que tenemos. Siempre que queramos vivir como vivimos en los países desarrollados en el siglo XXI. No veo factible hacer vivir como hace siglos a toda la población mundial
    Vuelvo a recomendar mucho el libro de James Lovelock.

      1. No veo que sean comparables ni que se pueda elegir entre ecología y ecologismo, como no se puede comparar historia con pacifismo.

        Y si es por menospreciar a quien demuestre tener ideología, todos tenemos al menos una, aunque no todos la defienden.

        1. Hombre, creo que algo se pueden comparar en el sentido de que el ecologismo en su acción política y social toma materiales o se basa en descubrimientos hechos por la ecología y otras ciencias. Aparte de eso creo que tienes razón en que no son comparables.
          Y para nada quiero menospreciar a quien demuestre tener ideología. Tienes razón en que todos tenemos alguna, empezando por mí mismo. Lo que quiero decir es que todas las ideologías suelen tener unos postulados, llámense doctrina, ideario o lo que sea, que suelen ser aceptados de forma poco crítica por sus seguidores. Todos tenemos esta tendencia aunque sea inconsciente, porque somos animales tribales. En la ciencia hay que procurar que eso no ocurra y atenerse a los hechos experimentales. Dijo un científico que para cualquiera que lo sea es un buen ejercicio deshacerse cada mañana de alguna de sus hipótesis preferidas.

    1. No sé de qué estudio científico sacas que haya que elegir entre energía nuclear o “vivir como hace siglos a toda la población mundial”.

      El sol entrega sobre la Tierra miles de veces la energía que consume la humanidad. La absorción de CO2 mediante energía solar la lleva realizando la fotosíntesis desde hace miles de millones de años y la ciencia actual sabe hacerlo tan bien o mejor. Así que el uso de energía nuclear no es por defender el medio ambiente, no es porque no haya otra opción, sino por la ideología de los que quieren mantener centralizada la producción y venta de energía, y por motivos militares.

      1. Según James Lovelock en el libro que menciono arriba el consumo de energía en las islas británicas (creo que el libro se escribió en 2003) es de 218.000 megavatios. Eso significa que habría que recubrir todo el territorio con un molino eólico cada kilómetro ¿te imaginas esa densidad de molinos en todo el territorio nacional? ¿y las muertes de aves migradoras? ¿y el impacto ambiental, sonoro y paisajístico? Además el viento en el sistema Tierra cumple la función de transportar calor de las zonas cálidas a las frías ¿no podrían haber alteraciones climáticas al extraer energía del viento de forma masiva? La naturaleza no suele dar nada gratis, y lo que le extraes por un lado te lo quita por otro.
        Para producir esa potencia por medio de paneles solares habría que recubrir de ellos una extensión de unos 6000 kilómetros cuadrados, como una provincia española mediana.
        Esas fuentes son muy dispersas. Pueden dar energía de forma descentralizada, es cierto, pero no son prácticas para los niveles a que ha llegado ya la población humana. La mayoría de la gente ha de vivir en ciudades. Si todo el mundo se dispersara en pequeñas comunidades tendrías una aldea de 50 personas cada kilómetro cuadrado de todo el terreno emergido del globo. Sería casi un planeta urbanizado. Para saber todo esto sólo hay que buscar los datos y sentarse a hacer números.
        Otràs formas de energía como la undimotriz (de las olas) o la geotérmica pueden ser interesantes pero sólo son aprovechables a nivel local. La hidroeléctrica también es limitada y genera un gran impacto ambiental si es a gran escala.
        La energía nuclear de fisión es la única capaz hoy en día de producir grandes cantidades de energía de forma controlada y sin producir gases de efecto invernadero. La solar y eólica, que son las renovables más implementadas, no son lo bastante previsibles y hoy en día no hay un método eficaz y barato de almacenar energía en grandes cantidades. Se debe producir a la vez que se consume. Las renovables pueden ser un buen complemento pero no pueden ser la base del sistema.
        Está claro que la energía de fisión tiene sus problemas pero son resolubles. A mucha gente todo lo nuclear le suena a la piel cayéndose a tiras de los enfermos de radiación de Hiroshima y Nagasaki. No digo que todos los que están en contra lo hagan de esta forma visceral y poco informada, pero creo que en conjunto se equivocan. Hoy en día se producen muchos más cánceres por otras fuentes que no despiertan ni de lejos tanta oposición. El problema acuciante de verdad es el calentamiento global y nuestra civilización no puede prescindir de un suministro de energía constante y seguro. Imaginemos lo que pasaría si una gran ciudad se quedara sin electricidad sólo una semana.
        Bueno, y perdón por haberme enrollado tanto.

        1. Consumo en megavatios?
          Empezamos bien. No sabes de lo que hablas.
          Hace cuánto que escribió eso Lovelock? Porque las renovables han evolucionado muchísimo en los últimos 10 años…

        2. Hace tiempo investigue la energía libre, yo mismo intente recrear una patente, pero no acabe el proyecto, resultó ser más complicado de hacer de lo esperado y sencillamente acabe por rendirme.., sin embargo, de todo lo que estuve mirando, hubo un par de cosas que me parecieron creíbles, una el motor bedinni y otra un motor de imanes que presentaban en una universidad, producía un giro muy rápido y potente solo con una determinada configuración de imanes., no me voy a poner a defender nada, pues es un tema muy complejo, ni yo mismo sé si son o no una realidad, pero animo al que le apetezca a que eche un vistazo, por que cuanto menos, es muy interesante. Si me sobrase el tiempo yo mismo seguiría investigando el tema..
          De ser cierta la energía libre… hace tiempo q nos toman el pelo, intereses económicos de unos cuantos serían un motivo más que de sobra.. aunque no quiero entrar en conspiranollas de las que no soy muy amigo..

          Saludos

    2. No he leído ese texto de James Lovelock, pero creo que (tomando en cuenta unas pocas cifras) no tuvo en consideración el desarrollo de las energías renovables desde 2007, año en el que se publicó “La venganza de la Tierra”.
      – Producción mundial fotovoltaica en 2007: 9100 mw.
      – Producción mundial fotovoltaica en 2012: 99.933 mw.
      – Producción mundial fotovoltaica prevista para 2019: > 100GW!!!. (En el entorno de los 103gw, se calcula)
      El costo del mw solar bajará de los 14 dólares este año, según previsiones de la consultoría Wood Mackenzie (en España, el mw nuclear sale a entre 40 y 50 euros).
      Creo que esto no pudo preverlo James Lovelock; dicho lo cual, coincido en que sería deseable haber recurrido a nuclear abandonando las térmicas de carbón, pero mejor hace diez años… Aún mejor, hace 20! Hoy día no estaría el nivel de CO2 en los niveles en los que se encuentra.

      1. Pues muy bien, recojo las críticas y relativizo todo lo que he dicho. No soy especialista en el tema. Soy biólogo, no físico ni ingeniero aunque leo todo lo que puedo sobre ciencia en general (aunque lo que más me atrae desde hace años es el espacio). Es cierto que mis datos deben estar bastante obsoletos, pero quisiera hacer algunas salvedades:
        1. He leído que las turbinas eólicas más potentes actuales tienen 2 o 3 megavatios y me imagino que sólo cuando el viento sea fuerte. Un molino cada 2 o 3 kilómetros cuadrados de todo el territorio me sigue pareciendo excesivo. Además cabe suponer que el consumo de energía habrá aumentado en estos años (más población, etc). Y aunque aumente la eficiencia de los paneles solares seguramente aún son necesarios miles de kilómetros cuadrados de superficie, y eso en zonas soleadas.
        2. Puede que la producción mundial de energía fotovoltaica para 2019 sea de 100 GW, o 100.000 MW, pero es la producción MUNDIAL y es menos de la mitad del consumo de Gran Bretaña ¿qué porcentaje hay real del consumo de un país concreto? ¿cómo se cubren los picos de consumo que por supuesto son independientes de que luzca más o menos el Sol?
        3. Que el coste de la energía solar esté bajando mucho es sin duda una gran noticia pero tengo la siguiente duda y no sé si diré burradas: Los costes que da la consultora creo que no deben ser MW de potencia sino MWh de energía producida. Si fueran de potencia no entiendo a qué gasto se refieren. Si fuera la inversión inicial los encuentro bajísimos incluso para el valor de 40 a 50 € de la energía nuclear. Por eso creo que deben ser de MWh de energía producida. Y entonces lo que recuerdo de mis lecturas de los últimos años es que el precio de la energía nuclear y la térmica era similar. La fotovoltaica era mucho más cara pero se iba abaratando, y no hace mucho se vislumbraba como un próximo gran logro el que su costo se hiciera similar al de las otras dos ¿qué incluyen esos valores? ¿sólo los gastos de producción? ¿también la inversión inicial y el mantenimiento? ¿se incluyen los mismos gastos para ambas fuentes de energía? Sinceramente, me cuesta creer que globalmente la energía fotovoltaica sea ya varias veces más barata que la nuclear. Por otra parte tengo la idea de que en España las actuales centrales nucleares están ya bastante envejecidas.
        Encuentro que esto no elimina en todo caso las pegas de la energía solar. Su dispersión (no es lo mismo suministrar a una ciudad que a una granja y su aleatoriedad (la insolación puede variar de forma imprevisible). De todas formas encontraría fantástico que su uso se extendiera (siempre que no llenemos kilómetros de paisaje de placas solares y se usara en agrupaciones pequeñas).
        Aún estamos muy lejos de aprovechar todo el potencial de la energía de fisión (no hablemos ya de la de fusión). Un kilogramo de uranio-235 contiene 3 millones de veces más energía que uno de carbón o petroleo. Los reactores reproductores de nueva generación pueden llegar a dejar como un 3% de los residuos de los actuales. Con esos reactores las reservas de uranio durarían milenios con el consumo de energía actual. Se pueden usar otros elementos como el torio (creo que en la India lo están investigando). Si se investiga a fondo se podrán desarrollar reactores cada vez más pequeños, limpios y versátiles. Se me ocurre a mí si en un futuro se podría almacenar energía en el núcleo atómico, como en una pila recargable (hay reacciones nucleares endotérmicas y exotérmicas, como en las químicas).
        Por último, para la conquista del espacio, la NTP no aprovecha ni de lejos el potencial de la energía nuclear porque está limitada por la masa del propelente. La propulsión iónica alimentada con energía nuclear tiene mayor rendimiento. Pero Daniel habló por ejemplo en infoespacial.com del motor de fragmentos de fisión, que podría llegar a tener un Isp de ¡¡¡530.000!!! segundos. Algo así permitiría exploraciones en el espacio que nos parecen ahora sueños imposibles. Por todos estos motivos creo que sería un enorme error abandonar la energía de fisión y, sobre todo, su investigación porque tiene potencialidades extraordinarias para el futuro.

        1. Jo, no has hecho ni una busqueda. 700 GW de eolica y 600 GW de solar, y actualmente se instalan 100 GW al año de fotovoltaica, que esta por los suelos en precio.

    3. Muchas gracias por estos datos. Los voy a profundizar.
      Resperto a la energía nuclear en estos días, les dejo este enlace a una publicación en catellano de una edición especial de Scientific American / Investigación y Ciencia.
      Si bien está centrado en el calentamiento global, tiene un capítulo dedicado a la energía nuclear muy ilustrativo.

      https://www.investigacionyciencia.es/files/33946.pdf?utm_source=boletin&utm_medium=email&utm_campaign=Nuevo++Especial+Cambio+Clim%C3%A1tico&fbclid=IwAR1fqiCJPIHwb_K0yNMqHvcKkHz9olg_rPF2JqERAwvHa66HfBLqbL3K6lI

  5. Desde la ignorancia no se puede llevar un reactor nuclear que genere la suficiente energía para lograr un campo magnético en la nave y que proteja a los tripulantes? entiendo que no es nada sencillo pero seria lo lógico si queremos apuntar estar largos periodos en el espacio profundo explorando.

    1. Dejando aparte el tema ingenieril, no toda la radiación que te puede matar desaparece con un campo magnético. La magnetosfera nos protege de una parte, pero nuestra atmósfera nos protege de otra gran parte de la radiación cósmica.

  6. Según la mayoría de contactados los extraterrestres no dejarían enviar artefactos al espacio con propulsión nuclear.Es peligroso para el cosmos.Sabotearían los artefactos lanzados.

    1. De propulsion de antimateria, o de naves equipadas con propulsion no nuclear pero llevando lasers de rayos X de varios petavatios de potencia alimentados por antimateria y refrigerados por helio liquido lo dudo.

      1. Recuerdo por si acaso la lección Kzinti: “La eficiencia de un sistema de propulsión como un arma es directamente proporcional a su eficiencia como lo primero”

  7. No entiendo porqué no se proponen diferentes etapas para una misión interplanetaria.

    Me refiero a que una primera etapa interplanetaria (ya en órbita) se desplazara desde LEO hasta una órbita solar, soltara la carga, diera la vuelta, y redujera el afelio para regresar a la órbita terrestre, ya fuera la órbita original o intentar hacer uso de aerofrenado contra un perihelio que rozara con la atmósfera, para ir retrocediendo el afelio de nuevo hasta prácticamente circular la órbita.

    Mientras, la siguiente etapa, ya en órbita solar, pasar a propulsión iónica hasta Marte.

    Y es que la propulsión iónica tiene el grave problema de tardar mucho en acelerar, y por tanto abandonar la influencia terrestre. Pero si se hace como una etapa diferente, de tipo químico, se solventa el problema.

  8. En todas las propuestas realistas que he visto hasta ahora para ir a Marte no se tiene en cuenta en absoluto la comodidad de los tripulantes.

    Estamos hablando de un viaje que puede durar mínimo 2 años en el espacio. Y van a meter a 3 o 4 astronautas en un módulo hábitat que no tendra unos 11 metros de largo por 8 de anchura, dentro del cual va a estar la tripulación, víveres y soporte vital, equipos informaticos, experimentos y un largo etc. Ingrávidos y sin espacio durante más de un año.

    Es una locura completa, en qué condiciones van a llegar esas personas. Empezaría a ser mínimamente razonable y muy de puntillas si fuera un B330 de begelow aeroespace. Y aún así mínimo pondría 2.

    Sinceramente, prefiero que vallan a Marte a partir de 2050 antes que verlo en una nave con esas condiciones.

    1. “En todas las propuestas realistas que he visto hasta ahora para ir a Marte…”

      Mmm… ¿Cuál sería la definición de “realistas” en este contexto?

  9. Hay algo que no entiendo. Se supone que la propulsión nuclear sirve para viajar a Marte en 30 días, no en 120-160 días.

    El tiempo previsto para una Starship -con propulsión química- oscila entre 90-150 días, con una duración media de 115 días:

    https://1.bp.blogspot.com/-uKwuUmx5tHc/V-rexmy0YNI/AAAAAAAABtU/18s3y9DGuog8c_C5xJdk0KcqlLFyqVGawCLcB/s1600/SpaceX%2BMars%2BColonial%2BTransporter%2Bschematic%2B09%2B-%2BShip%2Bcapacity.jpg

    Tal como lo han planteado no le veo ninguna ventaja: sería mucho más barato y operativo repostar a tope una nave en LEO (no sé, por ejemplo… ¡Starship!) y quemar el propelente (químico) que haga falta para conseguir un tránsito de 3-5 meses según la ventana.

    Creo recordar un PowerPoint ruso sobre un cohete nuclear capaz de viajar a Marte en 30 días.
    Prefiero el proyecto ruso: si haces un PowerPoint, al menos hazlo bien, no te cortes.

    Si Aerojet Rocketdyne está involucrada el coste sería espectacular. Un directivo de ULA (que no es precisamente una empresa de bajo coste) los calificó de “sanguijuelas”.

    1. Piensa que esto son 5 módulos de 45 Tm (225 Tm) más lo que suba la nave de carga y la Orión. En total la masa “húmeda” de esta nave rondará las 300 Tm.
      Lo que tú propones con la Starship entiendo que son 1.200 Tm con la nave cargada hasta los topes.
      Quiero decir, sin entrar en ninguna polémica, no son viajes comparables.

      1. Los viajes a Marte son fácilmente comparables:

        ¿Cuánta carga útil puedes aterrizar en Marte y a qué coste por tonelada en cada viaje o en cada ventana de lanzamientos?

        No hay más.
        Y no me molesto en hacer números, porque ya sé el resultado: Starship humilla a la propulsión nuclear.

        1. Eso es. Al final, dentro de una serie de arquitecturas razonables e igualmente factibles y seguras, el precio es lo que cuenta.
          Pero, veamos, ¿y si le acoplas a la Starship un módulo con un motor nuclear de estos, alimentándose desde el depósito de la Starship ¿sería más eficiente? ¿y barato?

          1. Barato seguro que no. Eficiente depende de en que parámetros bases la eficiencia. En dolares no, en dV seguramente si.

          2. En mi opinión cualquier nave de espacio profundo mejora con un motor nuclear. En este caso, uno potente con un TWR elevado.

            Eso permitiría enviar una Starship tripulada a Europa en un tiempo aceptable para la tripulación.

            Pero nunca sería tan barato (ni remotamente comparable) como la arquitectura Starship con propulsión química y repostaje, especialmente para misiones marcianas o lunares.

            Una Starship química con motores Raptor cuesta unos pocos millones de dólares.
            Ponerla en órbita, también.
            Repostarla, también.

            ¡Y ya la puedes mandar a Marte!

            El resto del coste es el coste de la carga.
            El coste del transporte a Marte en una Starship química es absurdamente bajo.

            Una versión nuclear permitiría viajar al sistema solar exterior en mucho menos tiempo, pero con un coste que entra en otra dimensión.

    2. MARTÍNEZ, para conocer las posibilidades de la Starship en vuelos interplanetarios, y en concreto en velocidades finales en función de la ecuación del cohete, creo que es recomendable visitar esta página:

      toughsf.blogspot.com/2019/05/starship-lite-from-rapid-interplanetary.html

      También, si queréis, podéis aplicar las fórmulas al respecto que hay en mi libro de astronáutica, no son cálculos complicados ya que el esquema de misión de Elon es sencillo: recargas combustible en órbita y quemas casi todo en el lanzamiento, dejando solo un poco para el aterrizaje en Marte, donde se supone que recargarás combustible para el vuelo de vuelta. En la página que os he pasado hay distintos escenarios. Ya os aviso que vais a flipar.

      1. Hace meses que publiqué algo parecido después del tweet de Elon acerca de la Starship Lite:

        Sumando el Delta-V del Starship Lite, más los ~3 km/s de partir de HEO, más el Delta-V de las sondas basadas en el bus Starlink obtenía más de 20 km/s de Delta-V total posible (para cada sonda).

        Con esto podemos mandar sondas a casi todo el Sistema Solar con un coste de lanzamiento mínimo.

  10. Como se menciona arriba esto es solamente un PP más, pero la propulsión nuclear es sí o sí si queremos exploración espacial tripulada más allá de la Luna, y misiones no tripuladas al Sistema Solar exterior en tiempos razonables. No podemos esperar al día en el que eso se pueda construir y lanzar desde la Luna.

  11. Offtopic: Mientras tanto en el mundo de Elon

    SpaceX acaba de ganar un contrato para un cohete con aterrizador lunar!!!!

    Reportado por Teslarati.

    Saludos.

        1. JulioSpx, traduce de una mejor manera, Moon lander.

          Intuitive Machines has selected SpaceX’s Falcon 9 workhorse to launch the company’s commercial Nova-C Moon lander as early as July 2021.

          teslarati.com/spacex-falcon-9-wins-commercial-moon-lander-contract/

  12. Por cierto, me estoy fijando en el diseño de la astronave de esta propuesta (equivalente a hacer un vuelo Madrid-Barcelona pasando por Munich y Berlín con escala de 10 horas) y veo que es ran poco serio como la propuesta en sí. Porque… ¿Dónde están los radiadores del reactor nuclear? A no ser que sean los rectángulos verdes que aparecen plegados justo encima de las toberas. Si es así, desde luego deberían ser mucho mas grandes.

    1. Creo que Buzz Aldrin criticó hace no mucho a la NASA por este motivo. El defiende salir desde LEO. Pero supongo que si montas esto en LEO el motor nuclear no te da para hacer el viaje. Sólo desde la Gateway tendrá deltaV suficiente.

      1. Te da de sobra. En LEO te estás moviendo ya a 7-8 km/s y por supuesto todas las propuestas de misiones marcianas tripuladas con o sin motores nucleares parten de LEO. Este Powerpoint es un absoluto disparate porque lo que te ahorras de DeltaV en la misión propiamente dicha te lo gastas en las fases previas (ir a la Gateway, volver…) y encima aumentas la masa al tener cinco módulos propulsados y depósitos refrigerados para el combustible… en fin, un despropósito.

        1. He estado haciendo unos números antes de cenar. Si una nave con un motor térmico nuclear similar al descrito (Isp de 925 segundos) sale de una órbita LEO de 500 km de altura, necesitará un deltaV total de 17 km/s (de los que 12,8 km/s serían para la salida de órbita e inyección en fase de crucero) para hacer el trayecto Tierra-Marte en 163 días en una oposición tipo.

          Por otra parte, y volviendo al tema de los radiadores, este es un aspecto que suele obviarse en muchos Powerpoints, pero es absolutamente fundamental, porque un motor nuclear de fisión térmico tiene un rendimiento propulsivo de solo el 30% de la energía generada en el mejor de los casos, así que de alguna manera te tienes que deshacer del calor sobrante de alguna manera, y de momento no hay otra que con unos radiadores del tamaño de una piscina olímpica.

          Así que pregunto, ¿dónde están los radiadores?

          1. Una pregunta, no se supone que pasar por Gateway supone un ahorro en deltav con respecto a salir desde LEO? Al menos para la carga.
            No?

          2. Es que según la infografía los 4 encendidos del NTP, el motor nuclear, sólo gastan 4.2 km/s de delta V entre el viaje de ida y el de vuelta. Saliendo de la órbita lunar.

        2. Pero, si no lo he entendido mal, para ir a la Gateway consumen deltaV química, no nuclear. Es el SLS el que los pone casi ahí, en la Gateway.
          Por eso pienso que desde LEO no llegan con ese motor o tendrían que añadir un módulo adicional de propulsión química. Ensamblando el LEO quizá puedas ponerlos en órbita de dos en dos con cada SLS, pero luego te falta deltaV para salir.

          1. Pochimax, el problema es que enviar a la órbita de halo de la Gateway los módulos con un sistema individual de propulsión (química o de lo que sea) supone un incremento de masa de esos módulos que penaliza todo el conjunto de la nave.

            Es decir, para ahorrar deltaV (ojo, que se trataría se un viaje de LEO a la Gateway y después otro a una órbita lunar) estás obligando a aumentar la masa de los módulos a satelizar por el SLS y por tanto restando espacio útil en esos mismos módulos. No me parece lógico. Le vería sentido si la nave fuera construida en órbita lunar con recursos lunares para partir luego de esa órbita, pero lo de llevar desde la Tierra a la Gateway los módulos para montarlos allí, luego moverlo todo a otra órbita lunar (consumiendo deltaV) para desde esa nueva órbita salir hacia Marte, me parece tan absurdo como querer ir en autobús desde Madrid a Valencia pasando por Donostia con la excusa de que la carretera entre Madrid y San Sebastián es cojonuda y las ruedas sufren menos desgaste.

            Pero es que además, dar tanta vuelta para ahorrar DeltaV es una chorrada. ¿Quieres emplear menos DeltaV en esta misión a Marte para sacar unas fotos desde la órbita del Planeta Rojo? Bien, pues la misma nave de mi ejemplo anterior y con la misma oposición saliendo de una órbita terrestre de 500 km solo necesitaría un DeltaV total de 11,9 km/segundo para una duración del vuelo de 193 días. Vamos, que a cambio de un mes mas de vuelo te ahorras 5 km/s de DeltaV.

            Insisto: no le veo sentido.

          2. Hilario, creo que no estás cayendo en la cuenta de que no es el módulo individual el que se propulsa, sino que todo el gasto en deltaV lo hace el SLS. No hay incremento de masa de los módulos, sino que el esfuerzo corre por cuenta del SLS, que es desechado.

          3. Hay otra cosa que se me había pasado por alto en una primera ojeada a la propuesta esta y que he visto en una segunda lectura de las ilustraciones: la misión sería en 2033 (!!!!Jajajajajajaaaaa!!!), es decir, en la ventana de oportunidad de una de las mejores oposiciones de la primera mitad del siglo XXI, pues en 2035 Marte estará a solo 57 millones de kilómetros de la Tierra (ya sabéis que las oposiciones mas favorables Tierra-Marte se dan cada 15-17 años), con lo que la “corta” duración del viaje se torna en aprovechar una circunstancia puntual y para cualquier otro año no te libra ni Dios de fases de crucero de 180-240 días a no ser que estés dispuesto a “quemar” Delta-V.

            Resumiendo: si tengo que elegir entre esta propuesta que a mi entender no es mas que otro intento de justificar la existencia del sistema SLS/Orion + Gateway y las de Musk… Me quedo con las de Musk. Recordad el enlace que puse mas arriba:

            toughsf.blogspot.com/2019/05/starship-lite-from-rapid-interplanetary.html

            Saludos

          4. Pochimax, literalmente el artículo dice:

            ”…cada elemento contaría con su propio sistema de propulsión hipergólico y paneles solares para dirigirse hacia la Luna…”

            Es decir, cada módulo lleva su sistema de propulsión (supongo que en un módulo de servicio) y en la ilustración de la nave montada se ven paneles solares en cada módulo (lo que de paso dice muy poco de la optimización de la nave: ¿tienes un reactor nuclear y llevas paneles solares? ¿No han oído hablar de los motores nucleares bimodales? Claro, que si no llevan radiador…)

            En fin, no merece gastar mas tiempo con esta propuesta, pues no es mas que humo.

  13. Super interesante la entrada, y la verdad que esos propulsores tienen muchas ventajas de cara a viajes largos, supongo que para que le den el visto bueno tendrían que ser diseñados a prueba de fallos, poder recuperar la “basija” intacta incluso si el cohete explota, lo cual se me antoja bastante difícil.

    1. Como decía mas arriba, de esos 500 megavatios solo se podrían convertir unos 160 en propulsión. El resto sería calor a disipar por los radiadores.

        1. No, no. Son megavatios. Lo pone bien claro.

          Fíjate que los submarinos nucleares lanzamisiles mas potentes tienen reactores que generan 190 megavatios.

          1. Es que el kilopower de la NASA tiene 1 a 10 kW de potencia.
            Me parece un salto enorme para una misión en 2033. Hablamos de 50.000 veces más potencia que el kilopower a tope.
            Es que con ese reactor podríamos abastecer una ciudad de medio millón de habitantes, no me cuadra.

          2. Exacto, no es un generador nuclear eléctrico para un motor de iones, es un motor nuclear térmico para calentar metano o hidrógeno

  14. La idea de ese trencito nuclear me parece interesante, pero con un habitaculo mas grande o mejor, un par de Bigelows. Ah, y el MADV de Lockheed Martin. Y un jamon.

  15. Esa nave parece salida del kelvar space programn , y sobre lo de la propulsion nuclear para misiones a Marte es Polita mente inviables de solo recordar el escándalo que montaron los “ecologistas” por el lanzamiento de la sonda espacial Cassini imaginen de lanzar un reactor nuclear …😒

    1. No entiendo por qué se hace caso a la opinión de 100.000 personas, si el 100% de los científicos, tienen la certeza de que no es un peligro. Yo tengo miedo. Pero también tengo miedo a viajar en avión, y la ciencia certifica que casi es más seguro viajar en avión que quedarse en casa. En estas cuestiones, creo que la gente que no tenemos ni idea, sobre el tema, sobre los cuales me incluyo, deberíamos dejar a los expertos. Acaso falta consenso? Acaso son los científicos que se dedican a la las ciencias del mar, los que opinan sobre la energía nuclear? Qué pasa?

  16. Ya tenemos una razón más para colonizar la luna o Marte. Se pueden desarrollar cohetes para largos viajes espaciales, sin riesgo para la población de la tierra. Pero claro, en cuanto haya gente en Marte, luego los marcianos no querrán eso en su planeta.

    1. Podrían cargar el combustible nuclear en la luna. Y luego un cohete ir desde la luna a la órbita de Marte (sin aterrizar). En la órbita de Marte, pues habría otro cohete / vehículo que aterrizaría con combustibles convencionales.

      O bien podría ir desde la luna a donde tengan que ir en el sistema solar. Para viajes largos de varios años, sí que compensa.

      Y así todos los que están en contra del uso de la energía nuclear : contentos. El trabajo sucio se hace en la luna.

  17. Bonito trasto… ¿ pero hace la inyección transplanetaria, la inserción marciana, vuelta transplanetaria y…? ¿la inserción en órbita terrestre o tienen que abandonar la nave y hacer entrada en la atmósfera con una capsula?

      1. Sip. A mí también me da error.
        Da la impresión de que vuelven a la órbita terrestre y supongo que se lanzaría una cápsula para recogerlos, sí.
        Me pregunto si tan ajustadita va la nave que no es capaz de llevarse también la Orión con la que los tripulantes llegan hasta la nave, en la órbita lunar.

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