{"id":37645,"date":"2024-11-21T10:02:45","date_gmt":"2024-11-21T09:02:45","guid":{"rendered":"https:\/\/rinconeducativo.org\/?post_type=re_recurso&p=37645"},"modified":"2024-11-28T09:26:22","modified_gmt":"2024-11-28T08:26:22","slug":"tecnologia-nuclear-aplicada-exploracion-espacial","status":"publish","type":"re_recurso","link":"https:\/\/rinconeducativo.org\/es\/recursos-educativos\/tecnologia-nuclear-aplicada-exploracion-espacial\/","title":{"rendered":"La tecnolog\u00eda nuclear aplicada a la exploraci\u00f3n espacial"},"content":{"rendered":"\n

Una de las principales aplicaciones de las bater\u00edas nucleares es la navegaci\u00f3n espacial. Con la energ\u00eda nuclear y sus tecnolog\u00edas relacionadas, las misiones interplanetarias ser\u00e1n m\u00e1s r\u00e1pidas, eficientes y econ\u00f3micas. Gracias a ello, la humanidad est\u00e1 cada vez m\u00e1s cerca de una nueva era de viajes espaciales a Marte, al sistema solar e incluso m\u00e1s all\u00e1.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Sat\u00e9lites y sondas<\/h2>\n\n\n\n

Se trata de alimentar la instrumentaci\u00f3n de sat\u00e9lites terrestres y sondas planetarias con generadores algo m\u00e1s potentes, de manera que \u00e9stas puedan llegar a planetas pr\u00f3ximos y transmitir informaci\u00f3n a la Tierra.<\/p>\n\n\n\n

Los generadores isot\u00f3picos de electricidad son instrumentos que contienen un radionucleido encapsulado herm\u00e9ticamente cuyas radiaciones son absorbidas en las paredes de la c\u00e1psula. \u00c9sta es el equivalente a una fuente de calor, ya que la c\u00e1psula transforma la energ\u00eda de las radiaciones. A esta fuente se acopla un circuito el\u00e9ctrico para generar una corriente el\u00e9ctrica que alimenta los instrumentos.<\/p>\n\n\n\n

La fuente ser\u00e1 de larga duraci\u00f3n si el periodo de semidesintegraci\u00f3n del radis\u00f3topo es largo y los radionucleidos que se emplean son siempre emisores alfa, porque esta radiaci\u00f3n se detiene en las primeras micras de las paredes de las etapas posteriores, por ejemplo para viajes a Marte, el proceso se c\u00e1psula (habitualmente, de acero inoxidable). Se usan, preferentemente, el plutonio-238 y el curio-244, que pueden proporcionar peque\u00f1as potencias el\u00e9ctricas durante muchos a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n

La Agencia Espacial Europea estudia la sustituci\u00f3n del plutonio-238 por otro is\u00f3topo que genere electricidad para atender las necesidades de los equipos el\u00e9ctricos y electr\u00f3nicos de medida y transmisi\u00f3n de datos a la Tierra. Uno de los is\u00f3topos considerados es el americio-241, empleado com\u00fanmente en los detectores contra incendios, tambi\u00e9n emisor alfa cuyo valor de desintegraci\u00f3n es semejante al del plutonio-238, pero que tiene un per\u00edodo de semidesintegraci\u00f3n de 432,2 a\u00f1os, por lo que podr\u00e1 utilizarse para misiones m\u00e1s largas, aunque se requerir\u00e1 una mayor cantidad para conseguir la misma energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

Propulsi\u00f3n de naves espaciales<\/h2>\n\n\n\n

En el futuro previsible, las naves lanzadas al espacio seguir\u00e1n dependiendo de los combustibles f\u00f3siles para su propulsi\u00f3n. No obstante, una vez en \u00f3rbita, los motores nucleares podr\u00edan tomar el control y crear propulsi\u00f3n para acelerar la velocidad.<\/p>\n\n\n\n

Los viajes no tripulados a planetas exteriores del sistema solar de la Tierra se han realizado mediante misiones provistas de equipos rob\u00f3ticos alimentados con la electricidad producida por el radiois\u00f3topo plutonio-238. Este is\u00f3topo tiene un per\u00edodo de semidesintegraci\u00f3n de 87,74 a\u00f1os y una duraci\u00f3n de actividad que, de forma pr\u00e1ctica, puede atender las necesidades de las misiones espaciales durante varios siglos. El plutonio-238, que no es fisionable como otros is\u00f3topos del plutonio, tiene su origen en combustibles irradiados de uranio. acortar\u00eda y abaratar\u00eda si las naves usaran propulsores nucleares, m\u00e1s eficaces que los actuales cohetes. Funcionar\u00edan transfiriendo el calor del reactor nuclear a un propulsor l\u00edquido, que se convertir\u00eda en gas y se expandir\u00eda para proporcionar empuje a la nave.<\/p>\n\n\n\n

Existen dos tecnolog\u00edas nucleares clave para la propulsi\u00f3n: Con la propulsi\u00f3n termonuclear hay menor carga de combustible y un viaje a Marte ser\u00eda m\u00e1s corto. Con la electronuclear, la eficiencia de combustible es mucho mayor y el viaje resultar\u00eda a\u00fan menor<\/p>\n\n\n\n

La propulsi\u00f3n termonuclear (NTP)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Consiste en utilizar un reactor de fisi\u00f3n nuclear para calentar un propulsante l\u00edquido, como el hidr\u00f3geno. El calor convierte el l\u00edquido en un gas que se expande a trav\u00e9s de una boquilla para generar empuje y propulsar la nave espacial.<\/p>\n\n\n\n

Una de sus ventajas principales es que los vuelos espaciales necesitar\u00edan cargar menos combustible, y los motores NTP har\u00edan el viaje m\u00e1s corto. Por ejemplo, un viaje a Marte se reducir\u00eda en un 25% en comparaci\u00f3n con los cohetes qu\u00edmicos tradicionales. Adem\u00e1s, un tiempo reducido en el espacio tambi\u00e9n reduce la exposici\u00f3n de los astronautas a la radiaci\u00f3n c\u00f3smica.<\/p>\n\n\n\n

La propulsi\u00f3n electronuclear (NEP)<\/strong><\/p>\n\n\n\n

El empuje se produce al convertir la energ\u00eda t\u00e9rmica de un reactor nuclear en energ\u00eda el\u00e9ctrica. Con este tipo de tecnolog\u00eda el impulso es menor pero continuo, y la eficiencia de combustible es mucho mayor. La velocidad aumenta, con una reducci\u00f3n de m\u00e1s del 60 % en el tiempo de tr\u00e1nsito a Marte e<\/strong>n comparaci\u00f3n con los cohetes qu\u00edmicos tradicionales.<\/p>\n\n\n

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\"Fuente:
Fuente: Ad Astra Rockets<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La empresa de naves espaciales Ad Astra Rocket Company<\/em><\/a> est\u00e1 construyendo un sistema NEP: el Cohete de Magnetoplasma de Impulso Espec\u00edfico Variable <\/strong>(VASIMR por sus siglas en ingl\u00e9s). Se trata de una nave de plasma en el que los campos el\u00e9ctricos se calientan y aceleran un propelente para dar forma a un plasma. Cuando el plasma sale disparado del motor, unos campos magn\u00e9ticos lo dirigen en la direcci\u00f3n correcta y se genera el impulso. El dise\u00f1o VASIMR permitir\u00eda procesar grandes cantidades de energ\u00eda a la vez que mantiene la alta eficiencia de combustible que caracteriza a las naves el\u00e9ctricas.<\/p>\n\n\n\n

Se prev\u00e9 utilizar el motor VASIMR para una amplia gama de aplicaciones de alto nivel de energ\u00eda, desde electricidad solar en el espacio cislunar a la electricidad nuclear en el espacio interplanetario. A m\u00e1s largo plazo, el VASIMR podr\u00eda ser el precursor de las futuras naves de fusi\u00f3n, que a\u00fan est\u00e1n en fase conceptual.<\/p>\n\n\n\n

Naves de fusi\u00f3n<\/h2>\n\n\n
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\"El
El reactor PFRC del Laboratorio de F\u00edsica de Plasma de Princeton (Foto: Princeton Fusion Systems)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Las naves de fusi\u00f3n como el reactor con Configuraci\u00f3n de Campo Invertido (PFRC por sus siglas en ingl\u00e9s) que se desarrolla en el Laboratorio de F\u00edsica de Plasma de Princeton<\/a> podr\u00edan producir un <\/strong>impulso directo de fusi\u00f3n (DFD), que directamente convierte la energ\u00eda de las part\u00edculas cargadas producidas en las reacciones de fusi\u00f3n en propulsi\u00f3n para la nave espacial.<\/p>\n\n\n\n

Las posibilidades de la tecnolog\u00eda DFD abren la puerta al espacio interestelar, a las misiones humanas a Marte y a un suministro estable de energ\u00eda para una futura base lunar, indican desde la empresa Princeton Satellite Systems. Otras ventajas son que tienen un tama\u00f1o reducido y que necesitan muy poco combustible. Con tan solo unos pocos kilos se puede impulsar una nave espacial durante diez a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n

Energ\u00eda para la superficie extraterrestre<\/h2>\n\n\n\n

Los reactores nucleares tambi\u00e9n podr\u00edan utilizarse para aportar una fuente fiable de energ\u00eda de superficie para misiones de exploraci\u00f3n prolongadas, lo que facilitar\u00eda la presencia humana sostenible en otros cuerpos planetarios. Los dise\u00f1os de reactores de energ\u00eda de superficie de fisi\u00f3n son micro reactores que podr\u00edan suministrar energ\u00eda el\u00e9ctrica en un rango de decenas de kW durante d\u00e9cadas. El enfoque actual est\u00e1 en utilizar combustibles de uranio de bajo enriquecimiento o combustibles de uranio de uso pac\u00edfico con alto enriquecimiento.<\/p>\n\n\n\n

En palabras del representante de la Cartera de Tecnolog\u00eda Nuclear Espacial de NASA, la prioridad de la Agencia est\u00e1 en \u201cdise\u00f1ar, construir y demostrar un sistema de energ\u00eda de superficie de fisi\u00f3n de uranio de bajo enriquecimiento con una amplia gama de aplicaciones para la superficie de la Luna y para una futura misi\u00f3n a Marte con humanos, escalable a niveles de energ\u00eda por encima de 100 kWe; tambi\u00e9n debe poder cubrir las necesidades del sistema NEP\u201d.<\/p>\n\n\n\n

La NASA trabaja en el dise\u00f1o de un sistema de energ\u00eda de superficie de fisi\u00f3n para aplicaciones en la superficie de la Luna y para una futura misi\u00f3n a Marte con humanos.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Energ\u00eda para sistemas a bordo de la nave espacial<\/h2>\n\n\n\n

Las naves espaciales no solo necesitan energ\u00eda el\u00e9ctrica para la impulsi\u00f3n, sino tambi\u00e9n para mantener sus sistemas de apoyo vital, comunicaciones y otros equipos y sistemas. En la reuni\u00f3n de expertos se mencion\u00f3 con especial \u00e9nfasis a los generadores termoel\u00e9ctricos de radiois\u00f3topos (RTG), que han impulsado la nave Voyager<\/em> durante d\u00e9cadas mucho m\u00e1s all\u00e1 del Sol gracias a su potencial para aportar calor y electricidad durante largos periodos de tiempo a los sistemas a bordo de naves espaciales en las fr\u00edas temperaturas del espacio.<\/p>\n\n\n\n

Futuras soluciones nucleares como la tecnolog\u00eda DFD podr\u00edan suministrar electricidad de manera simult\u00e1nea. Seg\u00fan estudios de NASA, un motor de transmisi\u00f3n directa con energ\u00eda de fusi\u00f3n puede producir energ\u00eda e impulso con el mejor rendimiento, generando energ\u00eda el\u00e9ctrica y propulsi\u00f3n con un solo motor.<\/p>\n\n\n\n

Con el apoyo de la energ\u00eda nuclear, las misiones espaciales del futuro podr\u00e1n contar con un n\u00famero de aplicaciones mucho mayor. En palabras de Mikhail Chudakov, del Departamento de Energ\u00eda Nuclear del OIEA, \u201cnuestro camino hacia las estrellas pasa por el \u00e1tomo\u201d.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Si quieres saber m\u00e1s sobre el tema, echa un vistazo a esta monograf\u00eda:<\/p>\n\n\n\n

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Energ\u00eda nuclear y exploraci\u00f3n espacial<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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