Em sua busca por missões que nos levarão de volta à Lua, a Marte e além, a NASA tem explorado vários conceitos de propulsão da próxima geração. Enquanto os conceitos existentes têm suas vantagens - foguetes químicos têm alta densidade de energia e motores de íons são muito eficientes em termos de combustível - nossas esperanças para o futuro dependem de encontrar alternativas que combinem eficiência e potência.
Para esse fim, pesquisadores do Marshall Space Flight Center da NASA estão mais uma vez procurando desenvolver foguetes nucleares. Como parte do Programa de Desenvolvimento de Mudança de Jogos da NASA, o projeto de Propulsão Térmica Nuclear (NTP) veria a criação de naves espaciais de alta eficiência que seriam capazes de usar menos combustível para fornecer cargas pesadas a planetas distantes e em um período de tempo relativamente curto .
Como Sonny Mitchell, o projeto do NTP no Marshall Space Flight Center da NASA, disse em recente comunicado à imprensa da NASA:
“À medida que avançamos para o sistema solar, a propulsão nuclear pode oferecer a única opção de tecnologia verdadeiramente viável para estender o alcance humano à superfície de Marte e a outros mundos. Estamos entusiasmados por trabalhar em tecnologias que possam abrir espaço profundo para a exploração humana ".
Para entender isso, a NASA firmou uma parceria com a BWX Technologies (BWXT), uma empresa de energia e tecnologia da Virgínia, líder no fornecimento de componentes nucleares e combustível ao governo dos EUA. Para ajudar a NASA no desenvolvimento dos reatores necessários para apoiar futuras missões tripuladas a Marte, a subsidiária da empresa (BWXT Nuclear Energy, Inc.) recebeu um contrato de três anos no valor de US $ 18,8 milhões.
Durante esses três anos em que eles trabalharão com a NASA, a BWXT fornecerá os dados técnicos e programáticos necessários para implementar a tecnologia NTP. Isso consistirá em fabricar e testar elementos protótipos de combustível e ajudar a NASA a resolver quaisquer requisitos regulatórios e de licenciamento nuclear. O BWXT também ajudará os planejadores da NASA a abordar as questões de viabilidade e preço acessível com seu programa NTP.
Como Rex D. Geveden, Presidente e CEO da BWXT, disse sobre o acordo:
“A BWXT está extremamente satisfeita por trabalhar com a NASA neste emocionante programa espacial nuclear em apoio à missão de Marte. Somos qualificados exclusivamente para projetar, desenvolver e fabricar o reator e o combustível de uma espaçonave movida a energia nuclear. Este é um momento oportuno para direcionar nossas capacidades para o mercado espacial, onde vemos oportunidades de crescimento a longo prazo em propulsão nuclear e energia nuclear de superfície. ”
Em um foguete NTP, as reações de urânio ou deutério são usadas para aquecer o hidrogênio líquido dentro de um reator, transformando-o em gás hidrogênio ionizado (plasma), que é então canalizado através de um bico de foguete para gerar empuxo. Um segundo método possível, conhecido como Propulsão Elétrica Nuclear (NEC), envolve o mesmo reator básico que converteu seu calor e energia em energia elétrica, que aciona um motor elétrico.
Nos dois casos, o foguete conta com a fissão nuclear para gerar propulsão, e não propulsores químicos, que tem sido a base da NASA e de todas as outras agências espaciais até o momento. Comparado a essa forma tradicional de propulsão, os dois tipos de motores nucleares oferecem várias vantagens. A primeira e mais óbvia é a densidade de energia praticamente ilimitada que ela oferece, comparada ao combustível de foguete.
Isso reduziria a quantidade total de propulsor necessária, reduzindo assim o peso do lançamento e o custo de missões individuais. Um motor nuclear mais poderoso significaria tempos de viagem reduzidos. A NASA já estimou que um sistema NTP poderia fazer a viagem a Marte para quatro meses, em vez de seis, o que reduziria a quantidade de radiação à qual os astronautas seriam expostos ao longo de sua jornada.
Para ser justo, o conceito de usar foguetes nucleares para explorar o Universo não é novo. De fato, a NASA explorou a possibilidade de propulsão nuclear extensivamente sob o Escritório de Propulsão Nuclear do Espaço. De fato, entre 1959 e 1972, o SNPO realizou 23 testes de reatores na Estação de Desenvolvimento de Foguetes Nucleares no local de testes de Nevada da AEC, em Jackass Flats, Nevada.
Em 1963, o SNPO também criou o programa NERVA (Motor Nuclear para Aplicações em Veículos Foguetes) para desenvolver propulsão nuclear-térmica para missões tripuladas de longo alcance na Lua e no espaço interplanetário. Isso levou à criação do NRX / XE, um motor termoelétrico que o SNPO certificou como tendo cumprido os requisitos para uma missão tripulada a Marte.
A União Soviética realizou estudos semelhantes durante a década de 1960, na esperança de usá-los nos estágios superiores de seu foguete N-1. Apesar desses esforços, nenhum foguete nuclear entrou em serviço, devido a uma combinação de cortes no orçamento, perda de interesse público e um encerramento geral da corrida espacial após a conclusão do programa Apollo.
Mas, dado o interesse atual na exploração espacial e a missão ambiciosa proposta a Marte e além, parece que os foguetes nucleares podem finalmente ter serviço. Uma idéia popular que está sendo considerada é um foguete de vários estágios que dependeria tanto de um motor nuclear quanto de propulsores convencionais - um conceito conhecido como “espaçonave bimodal”. Um dos principais proponentes dessa idéia é o Dr. Michael G. Houts, do Centro de Vôos Espaciais Marshall da NASA.
Em 2014, o Dr. Houts conduziu uma apresentação descrevendo como os foguetes bimodais (e outros conceitos nucleares) representavam "tecnologias revolucionárias para a exploração espacial". Como exemplo, ele explicou como o Sistema de Lançamento Espacial (SLS) - uma tecnologia essencial na missão tripulada da NASA a Marte - poderia ser equipado com foguetes químicos no estágio inferior e um motor termoelétrico no estágio superior.
Nessa configuração, o motor nuclear permaneceria "frio" até que o foguete atingisse a órbita, momento em que o estágio superior seria implantado e o reator seria ativado para gerar empuxo. Outros exemplos citados no relatório incluem satélites de longo alcance que podem explorar o Sistema Solar Exterior e o Cinturão de Kuiper e transporte rápido e eficiente para missões tripuladas em todo o Sistema Solar.
O novo contrato da empresa deve terminar em 30 de setembro de 2019. Naquele momento, o projeto de Propulsão Térmica Nuclear determinará a viabilidade do uso de combustível de urânio com baixo enriquecimento. Depois disso, o projeto passará um ano testando e aprimorando sua capacidade de fabricar os elementos combustíveis necessários. Se tudo correr bem, podemos esperar que a "Jornada a Marte" da NASA possa apenas incorporar alguns motores nucleares!
