La NASA y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) colaboran para demostrar un motor de cohete térmico nuclear en el espacio, una capacidad que permite las misiones tripuladas de la NASA a Marte.
La NASA y DARPA se asociarán en el programa Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, o DRACO. El acuerdo no reembolsable diseñado para beneficiar a ambas agencias, describe roles, responsabilidades y procesos destinados a acelerar los esfuerzos de desarrollo.
“La NASA trabajará con nuestro socio a largo plazo, DARPA, para desarrollar y demostrar tecnología avanzada de propulsión térmica nuclear a partir de 2027. Con la ayuda de esta nueva tecnología, los astronautas podrían viajar hacia y desde el espacio profundo más rápido que nunca, una capacidad importante, para prepararse para las misiones tripuladas a Marte”, dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson. “Felicitando tanto a la NASA como a DARPA por esta emocionante inversión, mientras miramos hacia el futuro juntos”.
El uso de un cohete térmico nuclear permite un tiempo de tránsito más rápido, lo que reduce el riesgo para los astronautas. Reducir el tiempo de tránsito es un componente clave para las misiones humanas a Marte, ya que los viajes más largos requieren más suministros y sistemas más robustos. Una tecnología de transporte más rápida y más eficiente ayudará a la NASA a cumplir sus objetivos de la Luna a Marte.
Otros beneficios de los viajes espaciales incluyen una mayor capacidad de carga científica y una mayor potencia para la instrumentación y la comunicación. En un motor de cohete térmico nuclear, se utiliza un reactor de fisión para generar temperaturas extremadamente altas. El motor transfiere el calor producido por el reactor a un propulsor líquido, que se expande y expulsa a través de una tobera para propulsar la nave espacial. Los cohetes térmicos nucleares pueden ser tres o más veces más eficientes que la propulsión química convencional.
“La NASA tiene una larga historia de colaboración con DARPA en proyectos que permiten nuestras respectivas misiones, como el servicio en el espacio”, dijo la administradora adjunta de la NASA, Pam Melroy. “Expandir nuestra asociación a la propulsión nuclear ayudará a impulsar el objetivo de la NASA de enviar humanos a Marte”.
Según el acuerdo, la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA liderará el desarrollo técnico del motor térmico nuclear que se integrará con la nave espacial experimental de DARPA. DARPA actúa como órgano de contratación para el desarrollo de toda la etapa y el motor, que incluye el reactor. DARPA liderará el programa general, incluida la integración y adquisición de sistemas de cohetes, aprobaciones, programación y seguridad, cubrirá la seguridad y la responsabilidad, y garantizará el ensamblaje general y la integración del motor con la nave espacial. En el transcurso del desarrollo, la NASA y DARPA colaborarán en el ensamblaje del motor antes de la demostración en el espacio a partir de 2027.
Representación artística de proyecto para nave espacial DRACO. En la imagen se aprecia la nave Orion, del proyecto Artemis y que debería ser utilizada para misiones a Marte también. (Image: General Atomics)
“DARPA y la NASA tienen una larga historia de colaboración fructífera en el avance de tecnologías para nuestros respectivos objetivos, desde el cohete Saturno V que llevó a los humanos a la Luna por primera vez hasta el servicio robótico y el reabastecimiento de combustible de los satélites”, dijo la Dra. Stefanie Tompkins, directora. , DARPA. “El dominio espacial es fundamental para el comercio moderno, el descubrimiento científico y la seguridad nacional. La capacidad de lograr avances en la tecnología espacial a través del programa de cohetes térmicos nucleares DRACO será esencial para transportar material a la Luna de manera más eficiente y rápida y, eventualmente, personas a Marte”.
Las últimas pruebas de motores de cohetes térmicos nucleares realizadas por los Estados Unidos ocurrieron hace más de 50 años en el marco de los proyectos Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application y Rover de la NASA.
“Con esta colaboración, aprovecharemos nuestra experiencia adquirida en muchos proyectos anteriores de propulsión y energía nuclear espacial”, dijo Jim Reuter, administrador asociado de STMD. “Los recientes avances en ingeniería y materiales aeroespaciales están permitiendo una nueva era para la tecnología nuclear espacial, y esta demostración de vuelo será un logro importante para establecer una capacidad de transporte espacial para una economía Tierra-Luna”.
La NASA, el Departamento de Energía (DOE) y la industria también están desarrollando tecnologías nucleares espaciales avanzadas para múltiples iniciativas para aprovechar la energía para la exploración espacial. A través del proyecto Fission Surface Power de la NASA, el DOE otorgó tres esfuerzos de diseño comercial para desarrollar conceptos de plantas de energía nuclear que podrían usarse en la superficie de la Luna y, más tarde, en Marte.
La NASA y el DOE están trabajando en otro esfuerzo de diseño comercial para promover combustibles de fisión de temperatura más alta y diseños de reactores como parte de un motor de propulsión térmica nuclear. Estos esfuerzos de diseño aún están en desarrollo para respaldar un objetivo de mayor alcance para un mayor rendimiento del motor y no se utilizarán para el motor DRACO.
Cohete de demostración para operaciones ágiles cislunares (DRACO)
Representación artística de la nave DRACO para el primer proyecto de nave espacial nuclear. Crédito: NASA/DARPA
El objetivo del programa Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) es demostrar un cohete térmico nuclear (NTR) en órbita. Los NTR usan un reactor nuclear para calentar el propulsor a temperaturas extremas antes de expulsar el propulsor caliente a través de una boquilla para producir empuje. En comparación con las tecnologías de propulsión espacial convencionales, los NTR ofrecen una alta relación empuje-peso alrededor de 10.000 veces mayor que la propulsión eléctrica y de dos a cinco veces mayor impulso específico (es decir, eficiencia del propulsor) que la propulsión química en el espacio.
La fase 1 del programa DRACO involucró dos vías. Track A llevó a cabo un diseño de referencia de un reactor NTR (cohete térmico nuclear). Track B desarrolló un concepto de sistema operativo para cumplir con los objetivos de la misión operativa y un diseño de sistema de demostración que se puede rastrear hasta el sistema operativo pero se enfoca en demostrar el subsistema de propulsión.
La Fase 2 y la Fase 3 del programa DRACO llevarán a un solo ejecutante a la demostración de vuelo, que se prevé que tenga lugar en el año 2027. Este ejecutante será responsable de construir el NTR y su etapa de sistema de demostración.
La Fase 2 implicará una prueba de flujo en frío del motor del cohete sin combustible nuclear.
La Fase 3 incluirá el ensamblaje del NTR alimentado con el escenario, las pruebas ambientales y el lanzamiento al espacio para realizar experimentos en el NTR y su reactor.
Referencia: Space Technology Mission Directorate, 24 de enero de 2023. Roxana Bardan, NASA.gov
Actualizado en 01 de agosto de 2023. Ref. https://www.darpa.mil/program/demonstration-rocket-for-agile-cislunar-operations y Mashable