La NASA lleva más de una década intentando desarrollar un reactor nuclear de fisión compacto para su uso en la superficie lunar y Marte. El programa Artemisa tiene como objetivo establecer una base lunar tripulada en el polo sur de la Luna, donde existen zonas iluminadas permanentemente, pero también regiones en las que la oscuridad es permanente. El Sol apenas se eleva sobre el horizonte, por lo que el despliegue de paneles solares de gran tamaño capaz de alimentar una base tripulada debe hacerse en vertical y no es una tarea sencilla. En cualquier caso, en otras latitudes la noche lunar dura una media de 14,5 días, de ahí la necesidad de encontrar un sistema que genere electricidad sin depender del Sol. Como resultado, durante la primera década de este siglo la NASA desarrolló el programa FSP (Fission Surface Power) para, como su nombre indica, desarrollar un reactor de fisión apto para la superficie de la Luna y Marte.
El programa FSP original debía concluir con la construcción de un prototipo de reactor capaz de generar 40 kilovatios de potencia eléctrica con una masa de 5,8 toneladas. El reactor, refrigerado por una aleación de sodio y potasio (NaK), tendría una vida de 8 años y generaría electricidad mediante un motor Stirling (con un pistón). Tras gastar unos 50 millones de dólares, se construyó una unidad de prueba sin combustible nuclear. En 2015 el programa FSP dio paso al programa Kilopower, más modesto. El reactor final de Kilopower debía generar un kilovatio de potencia eléctrica y durar una década sin apenas mantenimiento, con una masa de 400 kg. Usaría combustible de uranio-molibdeno refrigerado por sodio en vez de dióxido de uranio como el del programa FSP. La iniciativa Kilopower terminó a finales de la década pasada con el prototipo KRUSTY (Kilowatt Reactor Using Stirling Technology) de reactor completo y unos 20 millones de dólares invertidos.
El programa Kilopower fue sustituido por el FSP 2.0 (aunque actualmente no se suele poner el ‘2.0’ en la denominación oficial). Esta vez se decidió dejar la iniciativa en manos privadas. En 2022 la NASA y el Departamento de Energía (DoE) otorgaron tres contratos de cinco millones de dólares a tres equipos de empresas diferentes para diseñar un reactor de fisión. A diferencia de Kilopower o el FSP original, no hay unas especificaciones determinadas para este reactor final, aunque la NASA quiere que el reactor genere unos 40 kilovatios de potencia eléctrica, su masa no supere las seis toneladas y que pueda durar diez años sin casi intervención humana (o sea, como el FSP original). Los tres equipos ganadores de esta Fase 1 fueron el dirigido con Lockheed Martin con BWXT y Creare, otro liderado por Westinghouse con Aerojet Rocketdyne y, por último, el de Intuitive Machines con X-Energy, Maxar y Boeing. La Fase 1 está a punto de terminar, pero la NASA ha anunciado que prolongará estos contratos para recabar más información antes de introducir la Fase 2 en 2025, que debe terminar con la selección de uno de los equipos y la construcción de un reactor operativo para ser desplegado en la Luna a principios de la próxima década.
Uno de los puntos claves de estos reactores es la fase de conversión de electricidad. Las turbinas usadas en los reactores terrestres no son útiles por sus dimensiones y porque requieren un mantenimiento considerable. Los contratistas de la Fase 1 han optado tanto por motores Stirling como por convertidores de tipo Brayton, que emplean turbinas, aunque desperdician mucho calor. Los motores Stirling son más robustos, pero los convertidores Brayton son más eficientes. La agencia espacial ha otorgado contratos a Rolls Royce North American Technologies, Brayton Energy y General Electric para desarrollar convertidores Brayton de nueva generación. Los reactores de los equipos de Westinghouse y Lockheed Martin usan convertidores Brayton, mientras que el reactor de Intuitive Machines emplearía motores Stirling. A diferencia de Kilopower, que fue concebido para funcionar enterrado bajo la superficie de la Luna o Marte, los reactores FSP pueden funcionar sobre la nave de aterrizaje o un rover de transporte. Por eso no deben generar una dosis superior a 5 rem al año.
El concepto de FSP actual es enviar el reactor en tres partes: una plataforma con el reactor propiamente dicho, situado a un mínimo de un kilómetro de distancia de la base tripulada. Otra plataforma, a 50 metros de distancia, llevaría los convertidores Stirling o Brayton. Por último estaría la unidad de control remota o para la tripulación. Además del programa FSP, recordemos que la NASA tiene en marcha el programa Draco para desarrollar un motor térmico nuclear dotado de otro tipo de reactor nuclear de fisión. Tanto interés por esta tecnología no deja de ser paradójico teniendo en cuenta que EE.UU. solo ha lanzado un reactor nuclear a la órbita —el SNAP-10A de 1965—, frente a los 35 de tipo Buk y Topaz que envío la Unión Soviética. Aparte de Estados Unidos, en estos momentos solo China está trabajando activamente en reactores nucleares de fisión de uso espacial. Está claro que vivimos un renovado interés por los reactores de fisión en el espacio.
Referencias:
No niego en absoluto que tengas razón, pero una fiebre del oro en el espacio no la veo al menos cerca y si llega, por costes y por lo duro que es este. Si me vas a decir un equivalente del submarino Titán con turistas espaciales eso sí que no me extrañaría.
Y sobre lo que se comenta más arriba de energías, la nuclear guste o no es imprescindible en el espacio, sean RTGs o mejor aún reactores nucleares que no tienen el problema de los RTGs de ser básicamente baterías nucleares, y la eléctrica para vehículos está aún verde. Puedo contar muchas historias de autobuses eléctricos que se tienen que volver a la cochera porque por tener que usar la calefacción en invierno se quedan sin batería -es muy divertido cuando van con frecuencia de paso de media hora -.
Si es cierto, aunque ya se hable de “islas de luz” y otros interesantes recursos. Creo que aún estamos en la “astro exploración” más que “astroexplotación” y aunque hay tímidos intentos de ser colonos pioneros para hacerse con las mejores “fincas” en realidad reo que seguimos en el descubrimiento y exploración del sistema solar y es bien cierto que hace siglos solo se podía hacer con aventureros, ejércitos y otros individuos pero ahora se puede utilizar y de hecho lo hacemos con máquinas y robots programados y dirigidos a distancia. En eso también ha habido grandes cambios respecto a otras conquistas previas (romana, o del nuevo continente o “del oeste” etc etc)
Pero El Sostenible ha expresado bien sus argumentos “profesionales” y no de carácter “político para ofender o denostar al opuesto” y en eso solo puedo decir que gracias por los interesantes puntos de vista expresados.
Tiendo a pensar que 3 portaremos la vida a otros lugares fuera de nuestra biosfera. De hecho ya lo estamos haciendo a escala minúscula pero es de esperar que progrese rápidamente.
Cada vez hay más corazones latiendo fuera de nuestra biosfera. Esos no son robots.
Gracias LuiGal por tus conceptos.
Seguramente sigamos siendo AstroExploradores del resto del Sistema Solar por un buén tiempo… pero en el corto plazo, ya el objetivo explícito de la NASA y el Programa Artemisa es: establecer «una presencia SOSTENIBLE en la LUNA» (para replicarla en Marte después)… y lo mismo explicitó China para su mega-cohete CZ-9 (y Rusia, etc)…
Así la carrera, la primera Base Lunar de la NASA está marcada para ser enviada con Artemisa 6 ó 7… y considerando que aunque ya están contratados y en desarrollo los módulos HLS de SpaceX y Blue Origin hasta Artemisa 5… y con esta antelación todavía no sabemos si van a llegar a tiempo… ¿Entonces cuanto tiempo más vamos a esperar para empezar a discutir y desarrollar la Base Fundacional de Artemisa 6 ó 7?
Entonces para arrancar con ello, me animo a decir: No habrá una presencia “SOSTENIBLE en la LUNA», si su Base no tiene un BLSS (Bioregenerative Life Support System), completamente funcional…
(Ej. como los propuestos aquí, relativamente fácil y económicamente instalables en una MoonShip-3 para Artemisa 6 ó 7. O como el que ya están desarrollando y probando en estadías autosostenibles de 1 año los Chinos, en su Base Análoga Terrestre: Yuegong-1 o Palacio Lunar-1).
Por último, me encantó tu línea final:
«Cada vez hay más corazones latiendo fuera de nuestra biosfera. Esos no son robots.»
Porque es la exploración espacial «tripulada» y no solo sondas para estudios científicos que pocos comprenden… la que realmente ilusiona a los jóvenes o al ciudadano común (y eventualmente algún muchimillonario); que son los que en definitiva apoyarán o no el presupuesto de las Agencias Espaciales de sus gobiernos (sean de EEUU, China, Rusia, Europa, India, etc) para ocupar espacios mediante con-ciudadanos suyos, en Estaciones de Órbita Baja, Bases Lunares, etc (junto a algunos turistas privados que se lo puedan pagar).
++
Aunque es muy tentador usar energía de fisión en La Luna con esos conceptos del tipo Kilopower (son compactos, «poco pesados» y duraderos y allí no hay problemas con un medio ambiente que proteger), yo estoy con los que prefieren el envío de packs de baterías porque es un concepto fácilmente escalable, mas duradero si cabe que los reactores nucleares (por encima de los 2000 ciclos de carga-descarga) e independiente de lo que uses para cargarlas.
Ya que los paneles solares los vas a usar sí o sí, que lleven las baterías y se usen en las largas noches es lo más lógico. La tecnología es fácil, fiable y ya madura y se tendrá una alunizador que puede llevar toneladas de baterías en un sólo viaje.(+- 190Kwh por cada tonelada. Se pueden enviar 1Mwh con un peso de 12000kg)
A pesar de no haber biosfera que proteger, una vez que hay humanos en una base Lunar, un reactor de fisión no deja de ser un problema de seguridad. En cambio, las baterías no pondrán en peligro la vida de los astronautas y pueden integrarse dentro de la propia base.
No digo que no sean necesarios para la exploración tripulada, pero los veo más útiles en naves (tripuladas o no )o bases donde el espacio y el peso son claves (como el viaje y estancia en Marte), que para la estancia en La Luna que está «a tiro de piedra», por así decirlo, espacial..
Estamos hablando de 10 años de funcionamiento, a 40kwh en cualquier momento, sin mantenimiento. Yo apostaría por una mezcla de ambas fuentes de electricidad paneles y nuclear. Creo que será lo más seguro para los selenitas.
No conozco cómo funciona, pero aquí no existe un riesgo por ser nuclear si no recuerdo mal. Incluso en el caso de accidente de vuelo al transportarlo. No conozco los detalles de ello, pero si buscas la información seguro que la encontrarás. Dentro de lo que yo sé, es muy seguro y alejado de las ideas que tenemos de los reactores grandes de fisión. Disculpa si me equivoco.
Aquí hay información del kilopower
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/06/kilopower-media-event-charts-final-011618.pdf
anstd.ans.org/NETS-2019-Papers/Track-4–Space-Reactors/abstract-96-0.pdf
Es una lastima que de la energia generada en la fision solo se aproveche una pequeña fraccion para mover un motor termico y luego a traves de este generar algo de electricidad. O para generar pares electron-hueco como la bateria de Betavolt.
Ya van 100 años de energia de fision y el rendimiento es minimo. Con generacion de residuos radiactivos por milenios.
Mejor poner celdas fotovoltaicas y algunos miles de km de cable.
Así es la fisión.
Alguien la definió hace tiempo como el método más complicado, peligroso y caro de calentar agua.
A propósito de la FUSIÓN Nuclear
https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Space_for_Earth/Energy/Helium-3_mining_on_the_lunar_surface
Jajaja, interesante definición de la Fisión Nuclear:
«el método más complicado, peligroso y caro de calentar agua»
😜🤷♂️