Sondas nucleares de la NASA

Mientras que la antigua Unión Soviética lanzó más de treinta reactores nucleares al espacio, los Estados Unidos sólo han empleado este sistema en una única misión (que sepamos, claro está). Con una masa de 290 kg, el SNAP-10A contaba con una potencia térmica de 30 kW -aunque sólo generaba 500 W de electricidad-. Fue lanzado en 1965 y se convirtió en el primer y último reactor nuclear espacial norteamericano.

 
 
SNAP-10A: oficialmente, el único reactor nuclear estadounidense en el espacio (NASA). 

Desde entonces, la NASA ha preferido los generadores de radioisótopos (RTG) a la hora de suministrar electricidad a las sondas espaciales que no podían emplear paneles solares (Viking, Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2, Galileo, Cassini, New Horizons o Curiosity). De hecho, los avances tecnológicos en materia de paneles fotovoltaicos han permitido su uso en misiones destinadas a los planetas exteriores, como es el caso deJuno. Entonces, ¿ha decidido la NASA olvidarse del uso de reactores nucleares en el espacio? Pues parece ser que no, al menos, no sobre el papel. De hecho, la agencia espacial realizó el año pasado un estudio para demostrar la viabilidad de un pequeño reactor nuclear para alimentar a las grandes naves de la clase Flagship (con un precio superior a los 2500 millones de dólares) que viajen más allá de la órbita de Marte.

¿Y qué ventajas ofrecen los reactores nucleares frente a los generadores de radioisótopos? Varias, veamos cuáles son. Los RTG utilizan plutonio-238 de origen ruso, pero las reservas disponibles para las misiones de la NASA están disminuyendo a pasos agigantados. La agencia ha puesto en marcha varios programas para desarrollar RTGs más avanzados de tipo Stirling (ASRG), más eficientes, pero aún así queda muy poco plutonio disponible para las misiones de la próxima década. Aunque el Departamento de Energía (DOE) planea volver a producir plutonio 238 en 2016 a un ritmo de unos 2 kg por año, el tema de las reservas de plutonio-238 sigue siendo un asunto muy delicado que amenaza con paralizar la exploración del Sistema Solar exterior. Un reactor nuclear podría suministrar fácilmente más de 1 kW de potencia requerido por las sondas Flagship sin necesidad de utilizar plutonio. En cuanto a la seguridad, recordemos que un reactor nuclear que no se haya activado no presenta peligro de radiación alguno, a diferencia del plutonio-238, que es altamente radiactivo y tóxico. Es decir, una sonda espacial con un reactor nuclear es más segura desde el punto de vista medioambiental que una dotada de RTGs.


Tabla comparativa de los distintos reactores espaciales.

De acuerdo con el estudio de la NASA, el reactor de 1 kW de potencia eléctrica tendría un tamaño de 4,5 metros de diámetro una vez desplegado los radiadores y emitiría una dosis de radiación de 25 krad como máximo, lo que permitiría el uso de electrónica comercial en la nave. Sería un reactor de neutrones rápidos, es decir, utilizaría combustible altamente enriquecido en uranio-235. Este tipo de reactores permite reducir la cantidad de moderador utilizado en la estructura y minimizar así su masa total.


Reactor BES-5 Buk (Novosti Kosmonavtiki). 

El combustible sería una aleación de U-Mo al 10% (uranio con 10% en peso de molibdeno) y utilizaría un reflector de oxido de berilio (BeO), con un escudo antiradiación de tungsteno e hidruro de litio. Como refrigerante se emplearía una aleación de sodio y potasio (NaK) que mantendría la temperatura del núcleo por debajo de los 1200 K. Para generar electricidad se usaría un sistema termoeléctrico. Como barra de control, habría un elemento central de carburo de boro. La barra sería retirada una vez en órbita para activar el reactor y asegurar una criticidad óptima a lo largo del tiempo. La masa del reactor sería de 133-159 kg, aunque la instalación tendría una masa total de 600-770 kg. Estaría situada a unos diez metros del resto de la nave para minimizar la dosis de radiación y la masa de la estructura de sepración. En definitiva, unas características más parecidas a los reactores Buk (BES-5) soviéticos que al SNAP-100A.


 
 
Detalles del reactor de la NASA (NASA).

 
 
Detalles del núcleo (NASA). 


Características del reactor (NASA).


Presupuesto para el proyecto (NASA).

Este reactor podría servir en una nueva generación de sondas para explorar el sistema Solar exterior, como es el caso de la misión JEO (Jupiter-Europa Orbiter). Este pequeño reactor nuclear podría servir además como base para desarrollar sistemas de propulsión eléctricos. Lamentablemente, la semana pasada nos enteramos del lamentable estado del programa de exploración no tripulada de la NASA, así que la posibilidad de desarrollar un reactor de este tipo es, en estos momentos, más bien ínfima. 

 
 
Una sonda a Europa con un reactor nuclear (NASA).