Tres nuevos resultados acercan al ser humano a la estación espacial, a Marte, a la Luna y a otros lugares del Sistema Solar.
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Varias noticias surgidas estos días nos hacen pensar que el espacio exterior y la exploración espacial están ya un poco más cerca.
La razón por la que no volvemos a la Luna, no establecemos una colonia allí o exploramos el sistema solar de una manera tan lenta es sobre todo porque es muy caro y utilizamos una tecnología muy anticuada. Básicamente seguimos utilizando la misma tecnología cohete de hace 50 años, pero ya se están dando tímidos pasos en otras direcciones.
Por un lado está el problema de colocar cargas en órbita baja. Esto es necesario para abastecer la estación espacial, colocar satélites en órbita baja o, a partir de ese punto, subirlos a órbitas más alejadas o incluso abandonar la Tierra.
Pero hacer estas cosas sale muy caro porque utilizamos tecnología cohete. Utilizar un ascensor espacial saldría mucho más barato, pero esto es ahora (y probablemente lo será por siempre) ciencia ficción. Aunque quizás la ciencia ficción del pasado nos eche una mano al respecto. ¿Qué tal el cañón de Julio Verne? Tal cual no funcionaría, pero según John Hunter con algunas modificaciones la idea sí podría funcionar, al menos para lanzar cargas a órbita baja.
El concepto viene de un cañón de hidrógeno comprimido de 47 metros que este físico ayudó a construir en el Lawrence Livermore National Laboratory. El cañón era capaz de lanzar proyectiles de unos pocos kilogramos a 3 km/s.
Ahora se ha juntado con otros colegas para fundar en San Diego la compañía Quicklaunch, que pretender desarrollar esta tecnología hasta alcanzar su viabilidad comercial, según informa NewScientist.
Según los nuevos diseños, presentados en Boston durante el congreso Space Investment Summit, un cañón de 1100 metros de longitud sería capaz de lanzar cargas de 450 kilogramos a 6 km/s. Como esta velocidad no es suficiente como para situar dicha carga en órbita baja (LEO), un pequeño cohete terminaría el trabajo.
Lo mejor es que con este sistema el precio por kilogramo situado en LEO sería diez veces menor que con la tecnología actual. Aunque estiman el coste de construcción del sistema en 500 millones de dólares.
Lo malo es que la aceleración tan brutal en el interior del proyectil destruiría cualquier carga delicada y mataría a cualquier persona. Sin embargo, este sistema podría abastecer de combustible a la estación espacial o situar cargas robustas en órbita. Otro escollo es el calor generado por la fricción con la atmósfera, aunque según los proponentes se podría solucionar con un buen escudo y gracias al corto periodo tiempo que el proyectil necesita para cruzar la atmósfera. Su velocidad no obstante se vería reducida en 0,5 km/s debido a esta fricción atmosférica.
También se podría instalar en la Luna donde no hay atmósfera y por tanto no hay fricción atmosférica. Hasta cierto punto esta idea recuerda la tecnología del cañón electromagnético que de vez en cuando también parece resucitar, aunque últimamente lo hace como arma a bordo de barcos de guerra.
La segunda noticia proviene de la compañía Ad Astra Rocket que está desarrollando un motor a plasma desde hace unos años: el VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket). En una prueba en cámara de vacío realizada recientemente han conseguido batir una marca de 201 kw de potencia con su modelo VX-200. Este motor, como ya vimos en estas páginas, acelera un plasma de argón a altas velocidades gracias a campos electromagnéticos.
Este mismo motor podría ser acoplado a la estación espacial para darle impulsos periódicos (y así evitar su caída) con muy poco combustible y alimentado con electricidad procedente de paneles solares. Ese sistema abarataría mucho los gastos de mantenimiento de la estación espacial. En lugar de las 7,5 toneladas anuales de combustible que se consumen en la actualidad se necesitaría sólo 0,3 toneladas de argón para realizar el mismo trabajo.
Este motor, a esa potencia de consumo, produce un empuje de unos 5 newtons que, aunque parezca pequeño, es suficiente para llevar dos toneladas de carga desde las cercanías del Sol hasta Júpiter en 18 meses.
Una versión mayor de este tipo de motor, de entre 10 y 20 Megavatios, permitiría hacer un viaje rápido a Marte de 40 días, disminuyendo así la exposición de los astronautas a la lesiva radiación espacial (el factor más limitante ahora mismo para un viaje a Marte además del económico).
También podría servir para desviar asteroides peligrosos cuyas órbitas se acerquen en exceso a la Terrestre y evitar así una colisión.
El competidor más cercano a este motor es el impulsor Hall de 50 kw de la NASA que acelera iones a alta velocidad como chorro de propulsión. Sin embargo, se dejó de desarrollar en 2005 debido a recortes presupuestarios.
Aunque hay otros motores iónicos funcionando en el espacio para acelerar sondas espaciales, su potencia es muy inferior a la de estos casos.
La compañía espera probar su VASIMR en el espacio el próximo año con vistas a ser utilizado en la estación espacial para 2013.
Pero si queremos aplicaciones de gran potencia, como la misión corta a Marte, el VASIMR no puede ser alimentado con energía solar, sobre todo en misiones alejadas del sistema solar interior. En ese caso se necesita alimentación nuclear.
La tercera noticia versa precisamente sobre el desarrollo de un futuro generador nuclear espacial que alimente de corriente eléctrica este tipo de sistemas de propulsión o provea de energía a una hipotética base lunar.
La NASA ha efectuado una serie de pasos crítico hacia el desarrollo de un generador nuclear de fisión del tamaño de un cubo de basura. Este sistema estaría alimentado con uranio enriquecido y basado en reacciones en cadena de fisión nuclear, en lugar de hacerlo en la desintegración espontánea de isótopos de plutonio, como venía siendo el caso de las sondas enviadas al sistema solar exterior.
En este paso, en el que no se ha empleado material radiactivo, se ha querido comprobar el sistema térmico que obtendrá la energía a partir del calor generado por la fisión nuclear. Paradójicamente se basa en un motor Stirling como el empleado en algunos sistemas de energía solar térmica terrestre y que hemos cubierto en NeoFrontera alguna vez. El concepto de motor de Stirling se basa en diseños de motores de combustión externa del siglo XIX realizador por Robert Stirling. Los ciclos de expansión de un gas en un circuito cerrado permiten transformar calor en movimiento y a partir de éste y un generador eléctrico puede obtener energía eléctrica.
En las pruebas efectuadas también se trataban de testar los materiales empleados y la transferencia de calor en el sistema.
El próximo paso será la prueba en 2012 de un prototipo que aúne radiador térmico, motor Stirling y generador eléctrico, pero sin el reactor nuclear propiamente dicho.
Un sistema nuclear de este tipo, y del tamaño mencionado, proporcionaría unos 40 kw de potencia eléctrica, que sería suficiente para alimentar una base lunar o marciana. Para otras aplicaciones se podría utilizar una batería de estos generadores o escalar el sistema a un tamaño a uno mayor.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa en pdf. [1]
Nota de la NASA [2]
¿Cómo ir a Marte? [3]
Alto rendimiento en energía solar térmica. [4]