A NASA e outras agências espaciais continuam se preparando para levar seus astronautas a Marte em um futuro não muito distante. O problema é que, com as tecnologias disponíveis, a viagem até o Planeta Vermelho poderia levar desde alguns meses até anos — mas, para Dan Kotlyar, professor associado de engenharia nuclear no Instituto de Tecnologia da Georgia, isso pode mudar com a ajuda da energia nuclear. No entanto, ainda há vários desafios pela frente até um sistema do tipo se tornar realidade.
Muito da demora no deslocamento até Marte se deve aos foguetes, que são alimentados por combustíveis tradicionais. “Os sistemas convencionais de propulsão química usam uma reação envolvendo um propelente leve, como o hidrogênio, e um oxidante. Quando misturados, eles entram em combustão e são expelidos rapidamente, fornecendo impulso para o foguete”, explicou ele em uma publicação no The Conversation.
Por outro lado, Kotlyar destaca o potencial de um foguete alimentado por propulsão nuclear térmica, uma tecnologia alternativa aos propelentes químicos. “Ela usa a fissão nuclear e pode um dia alimentar um foguete que faça a viagem em apenas metade do tempo”, acrescentou.
Muito da demora no deslocamento até Marte se deve aos foguetes, que são alimentados por combustíveis tradicionais. “Os sistemas convencionais de propulsão química usam uma reação envolvendo um propelente leve, como o hidrogênio, e um oxidante. Quando misturados, eles entram em combustão e são expelidos rapidamente, fornecendo impulso para o foguete”, explicou ele em uma publicação no The Conversation.
Por outro lado, Kotlyar destaca o potencial de um foguete alimentado por propulsão nuclear térmica, uma tecnologia alternativa aos propelentes químicos. “Ela usa a fissão nuclear e pode um dia alimentar um foguete que faça a viagem em apenas metade do tempo”, acrescentou.
Nas reações de fissão nuclear, o átomo é separado com a ajuda de um nêutron, gerando quantidades impressionantes de energia. Hoje, esta tecnologia já é bem estabelecida para alguns usos específicos, como submarinos movidos a energia nuclear.
Segundo o professor, os sistemas de propulsão nuclear térmica usariam um combustível nuclear diferente, com maior quantidade do isótopo urânio-235. “A propulsão nuclear iria ejetar propelente do motor muito rapidamente, gerando alto empuxo. Este alto empuxo permite que o foguete acelere mais rapidamente”, explicou ele.
Além disso, estes sistemas também têm alto impulso específico (medida da eficiência do propelente para gerar empuxo). “Os sistemas de propulsão térmica nuclear têm quase duas vezes o impulso específico dos foguetes químicos, o que significa que poderiam cortar o tempo da viagem pela metade”, ressaltou Kotlyar.
Foguetes com energia nuclear
Os sistemas de propulsão alimentados por energia nuclear são promissores, mas ainda há um longo caminho até saírem do papel. “Antes dos engenheiros projetarem um motor que satisfaça todos os requisitos, eles precisam começar com modelos e simulações”, destacou o professor. Estes modelos são necessários para os pesquisadores entenderem como o motor se sairia na ativação e desativação, operações que exigem mudanças de temperatura e pressão intensas.
Além disso, um sistema assim vai ser diferente de qualquer sistema de fissão nuclear já existente. Portanto, os engenheiros vão precisar desenvolver novas ferramentas de software, que vão ser diferentes daquelas já existentes.
O grupo de pesquisa de Kotlyar projeta, modela e analisa sistemas de reatores complexos para verificar como mudanças na temperatura e outros fatores podem afetar a segurança do foguete. “Simular estes efeitos exige muito poder computacional caro”, destacou. “Meus colegas e eu esperamos que esta pesquisa possa um dia desenvolver modelos que possam controlar o foguete autonomamente”, concluiu.
*Canaltech