Propulsión nuclear

La propulsión nuclear incluye una amplia variedad de métodos de propulsión que utilizan alguna forma de reacción nuclear como fuente de energía primaria. ^[1] La idea de utilizar material nuclear para la propulsión se remonta a principios del siglo XX. En 1903 se planteó la hipótesis de que el material radiactivo, el radio , podría ser un combustible adecuado para motores que propulsaran automóviles, aviones y barcos. ^[2] HG Wells recogió esta idea en su obra de ficción de 1914 The World Set Free . ^[3] Actualmente, muchos portaaviones y submarinos utilizan reactores nucleares alimentados con uranio que pueden proporcionar propulsión durante largos períodos sin reabastecimiento de combustible. También existen aplicaciones en el sector espacial con motores nucleares térmicos y nucleares eléctricos que podrían ser más eficientes que los motores de cohetes convencionales.

Los buques de propulsión nuclear son principalmente submarinos militares y portaaviones . ^[1] Rusia es el único país que actualmente cuenta con buques de superficie civiles de propulsión nuclear, principalmente rompehielos . La Armada de los EE. UU. actualmente (a partir de 2022) tiene 11 portaaviones y 70 submarinos en servicio, todos ellos propulsados ​​por reactores nucleares. Para obtener artículos más detallados, consulte:

• Ver Propulsión nuclear marina
• Lista de buques nucleares civiles

• Armada nuclear
• Lista de reactores navales de los Estados Unidos
• Reactores navales soviéticos
• Submarino nuclear

El 12 de noviembre de 2015 , el canal de noticias ruso Canal Uno transmitió una imagen y detalles de un torpedo de propulsión nuclear llamado Status-6. Se informó que el torpedo tenía un alcance de hasta 10.000 km, una velocidad de crucero de 100 nudos y una profundidad operativa de hasta 1.000 metros bajo la superficie. El torpedo llevaba una ojiva nuclear de 100 megatones. ^[4]

Una de las sugerencias que surgieron en el verano de 1958 de la primera reunión del grupo asesor científico que se convirtió en JASON fue la de "un torpedo de propulsión nuclear que pudiera surcar los mares casi indefinidamente". ^[5]

Durante la Guerra Fría , Estados Unidos y la Unión Soviética llevaron a cabo investigaciones sobre aviones de propulsión nuclear , ya que presumiblemente permitirían a un país mantener bombarderos nucleares en el aire durante períodos de tiempo extremadamente largos, una táctica útil para la disuasión nuclear . Ninguno de los dos países creó ningún avión nuclear operativo. ^[1] Un problema de diseño, que nunca se resolvió adecuadamente, fue la necesidad de un blindaje pesado para proteger a la tripulación de la enfermedad por radiación . Desde la llegada de los misiles balísticos intercontinentales en la década de 1960, la ventaja táctica de tales aviones se redujo en gran medida y los proyectos respectivos se cancelaron. ^[1] Debido a que la tecnología era inherentemente peligrosa, no se consideró en contextos no militares. Los misiles de propulsión nuclear también se investigaron y descartaron durante el mismo período. ^[1]

• Convair X-6
• Myasishchev M-50 - Engaño de la Semana de la Aviación ^[7]
• Propulsión nuclear para aeronaves : proyecto de General Electric para construir un bombardero de propulsión nuclear
• Túpolev Tu-95LAL

• Proyecto Plutón , que desarrolló el misil SLAM , que utilizaba un estatorreactor de aire de propulsión nuclear para su propulsión ^[1]
• El misil de crucero de propulsión nuclear Burevestnik anunciado por Vladimir Putin en 2018. ^[8]

Se han propuesto muchos tipos de propulsión nuclear y algunos de ellos (por ejemplo, NERVA ) se han probado para aplicaciones en naves espaciales. ^[9]

• Proyecto Orión , primer estudio de diseño de ingeniería de propulsión por pulso nuclear (es decir, explosión atómica) ^[10]
• Proyecto Dédalo , estudio de un cohete de fusión realizado por la Sociedad Interplanetaria Británica en los años 70
• Proyecto Longshot , Academia Naval de EE. UU . - Diseño de propulsión de pulso nuclear de la NASA
• AIMStar , una propuesta de nave de propulsión nuclear catalizada por antimateria que utiliza nubes de antiprotones para iniciar la fisión y la fusión dentro de pastillas de combustible.
• ICAN-II , una propuesta de nave espacial interplanetaria tripulada que utilizaba el motor de propulsión de pulso nuclear catalizado por antimateria como su principal forma de propulsión.
• Propulsión de plasma pulsado externo (EPPP), un concepto de propulsión de la NASA que obtiene su empuje de ondas de plasma generadas a partir de una serie de pequeños pulsos de fisión/fusión supercríticos detrás de un objeto en el espacio. ^[11]

Los cohetes térmicos nucleares bimodales llevan a cabo reacciones de fisión nuclear similares a las que se emplean en las centrales nucleares, incluidos los submarinos. La energía se utiliza para calentar el propulsor de hidrógeno líquido. Los defensores de las naves espaciales de propulsión nuclear señalan que en el momento del lanzamiento, los reactores nucleares prácticamente no liberan radiación. Los cohetes de propulsión nuclear no se utilizan para despegar de la Tierra. Los cohetes térmicos nucleares pueden ofrecer grandes ventajas de rendimiento en comparación con los sistemas de propulsión química. También se podrían utilizar fuentes de energía nuclear para proporcionar a las naves espaciales energía eléctrica para operaciones e instrumentación científica. ^[12] Ejemplos:

• NERVA (Energía nuclear para aplicaciones de vehículos cohete), un programa estadounidense de cohetes térmicos nucleares
• Proyecto Rover , un proyecto estadounidense para desarrollar un cohete térmico nuclear. El programa se desarrolló en el Laboratorio Científico de Los Álamos entre 1955 y 1972.
• Proyecto Timberwind (1987-1991), parte de la Iniciativa de Defensa Estratégica
• RD-0410 , un motor de cohete térmico nuclear soviético desarrollado entre 1965 y la década de 1980
• Cohete de demostración para operaciones ágiles cislunares (DRACO) , en desarrollo en la década de 2020

• Estatorreactor de Bussard , un estatorreactor conceptual de fusión interestelar que lleva el nombre de Robert W. Bussard .

• Cohete de fragmentos de fisión
• Vela de fisión
• Cohete de fusión
• Cohete con reactor de núcleo de gas
• Cohete nuclear de agua salada
• Cohete de radioisótopos
• Cohete fotónico nuclear

• Cohete eléctrico nuclear
• Proyecto Prometeo , desarrollo de la NASA de propulsión nuclear para vuelos espaciales de larga duración, iniciado en 2003

El director de la Agencia Espacial Federal Rusa , Anatolij Perminov, anunció ^{[ ¿cuándo? ]} que se va a desarrollar una nave espacial de propulsión nuclear para viajes al espacio profundo. ^{[13] [14]} El diseño preliminar se realizó en 2013 y se planean 9 años más para su desarrollo (en montaje espacial). El precio se ha fijado en 17 mil millones de rublos (600 millones de dólares). ^[15] La propulsión nuclear tendría una clase de megavatios, ^{[16] [17]} siempre que se cuente con la financiación necesaria, declaró el director de Roscosmos.

Este sistema estaría formado por una central nuclear espacial y una matriz de motores iónicos. "...El gas inerte caliente a una temperatura de 1500 °C procedente del reactor hace girar las turbinas. La turbina hace girar el generador y el compresor, que hacen circular el fluido de trabajo en un circuito cerrado. El fluido de trabajo se enfría en el radiador. El generador produce electricidad para el mismo motor iónico (plasma)..." ^{[18] [ verificación fallida ]}

Según él, la propulsión permitirá realizar misiones tripuladas a Marte , en las que los cosmonautas permanecerán en el planeta rojo durante 30 días. Este viaje a Marte con propulsión nuclear y una aceleración constante duraría seis semanas, en lugar de los ocho meses que se necesitan con propulsión química, lo que supone un empuje 300 veces superior al de la propulsión química. ^{[19] [20]}

La idea de fabricar automóviles que utilizaran material radiactivo, el radio , como combustible se remonta al menos a 1903. Un análisis del concepto en 1937 indicó que el conductor de un vehículo de este tipo podría necesitar una barrera de plomo de 50 toneladas para protegerlo de la radiación . ^[21]

En 1941, un físico de Caltech llamado RM Langer defendió la idea de un automóvil propulsado por uranio-235 en la edición de enero de Popular Mechanics . Fue seguido por William Bushnell Stout , diseñador del Stout Scarab y ex presidente de la Sociedad de Ingenieros , el 7 de agosto de 1945 en The New York Times . El problema de blindar el reactor siguió haciendo que la idea fuera poco práctica. ^[22] En diciembre de 1945, un tal John Wilson de Londres anunció que había creado un automóvil atómico. Esto generó un interés considerable. El Ministro de Combustibles y Energía, junto con un gran contingente de prensa, acudió a verlo. El automóvil no se presentó y Wilson afirmó que había sido saboteado. Un caso judicial posterior determinó que era un fraude y que no existía ningún automóvil propulsado por energía nuclear. ^{[23] [24]}

A pesar del problema del blindaje, a finales de los años 1940 y principios de los 1950 continuó el debate sobre la posibilidad de fabricar coches de propulsión nuclear. El desarrollo de submarinos y barcos de propulsión nuclear y los experimentos para desarrollar un avión de propulsión nuclear en esa época mantuvieron viva la idea. ^[25] Los periódicos rusos de mediados de los años 1950 informaron sobre el desarrollo de un coche de propulsión nuclear por parte del profesor VP Romadin, pero una vez más el blindaje resultó ser un problema. ^[26] Se afirmó que sus laboratorios habían superado el problema del blindaje con una nueva aleación que absorbía los rayos. ^[27]

En 1958, en el apogeo de la cultura automovilística estadounidense de los años 50, se propusieron al menos cuatro prototipos de coches de propulsión nuclear : el Ford Nucleon y el Studebaker Packard Astral estadounidenses , así como el Simca Fulgur francés diseñado por Robert Opron ^{[28] [29]} y el Arbel Symétric . Aparte de estos modelos conceptuales, no se construyó ninguno y nunca se fabricó ninguna planta de energía nuclear para automóviles. El ingeniero de Chrysler CR Lewis había descartado la idea en 1957 debido a las estimaciones de que un coche de 1400 kg necesitaría un motor de 36 000 kg (80 000 lb). Su opinión era que se necesitaba un medio eficiente de almacenamiento de energía para que la energía nuclear fuera práctica. ^[30] A pesar de esto, los estilistas de Chrysler en 1958 elaboraron algunos diseños posibles.

En 1959 se informó que Goodyear Tire and Rubber Company había desarrollado un nuevo compuesto de caucho que era ligero y absorbía la radiación, lo que evitaba la necesidad de un blindaje pesado. Un periodista de la época consideró que podría hacer posible la fabricación de automóviles y aviones propulsados ​​por energía nuclear. ^[31]

Ford fabricó otro modelo potencialmente propulsado por energía nuclear en 1962 para la Feria Mundial de Seattle , el Ford Seattle-ite XXI . ^{[32] [33]} Este tampoco fue más allá del concepto inicial.

En 2009, para el centenario de la adquisición de Cadillac por parte de General Motors , Loren Kulesus creó un arte conceptual que representaba un automóvil propulsado por torio . ^[34]

El Chrysler TV-8 fue un tanque experimental diseñado por Chrysler en la década de 1950. ^[1] El tanque estaba destinado a ser un tanque mediano de propulsión nuclear capaz de realizar guerra terrestre y anfibia. El diseño nunca se produjo en masa. ^[35]

La X-12 era una locomotora de propulsión nuclear, propuesta en un estudio de viabilidad realizado en 1954 en la Universidad de Utah. ^[36]

Los exploradores marcianos Curiosity y Perseverance están propulsados ​​por un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG), al igual que los exitosos módulos de aterrizaje Viking 1 y Viking 2 en Marte en 1976. ^{[37] [38]}

• Motor de fisión seguro y asequible
• Propulsión de naves espaciales con alimentación eléctrica

• Bussard, R.; DeLauer, R. (1958). Propulsión de cohetes nucleares (Reporte). McGraw-Hill.
• Bussard, R. (1965). Fundamentos del vuelo nuclear (informe). McGraw-Hill.
• Cushin, Harry (abril de 1951). «Energía atómica: en su coche». Motor Trend . Archivado desde el original el 13 de mayo de 2015. Consultado el 23 de abril de 2012 .

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• Propulsión nuclear espacial: NASA 1968 en YouTube
• SK Borowski et al., "Opciones de diseño de vehículos/cohetes térmicos nucleares para futuras misiones de la NASA a la Luna y Marte", Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU., NASA-TM-0107071, septiembre de 1993.
• Página de inicio de RKA en inglés
  • (en japonés)ソヴィエト連邦における宇宙用原子炉の開発とその実用
  • (en ruso) Página de inicio de RKA en ruso
• Cohetes atómicos: diseños realistas Archivado el 6 de enero de 2010 en Wayback Machine Diez conceptos especulativos de la NASA
• RW Bussard, Un sistema avanzado de energía de fusión para la propulsión espacial en planetas exteriores, 2003
• Un estudio sobre las tecnologías de propulsión nuclear para aplicaciones espaciales, A. Micks, 15 de marzo de 2013