¿Qué tan difícil sería para la NASA comenzar a trabajar en cohetes térmicos nucleares en serio otra vez? ¿Qué pasaría si lo hicieran?

Answer 1

¿Qué quieres decir con cohetes “térmicos nucleares”?

Una introducción a los cohetes en general: los cohetes solo pueden moverse de acuerdo con las leyes de movimiento de Newton y la ecuación del cohete Tsiolkovsky. En particular, un cohete se mueve al expulsar la masa en la dirección opuesta a la que quiere ir. La parte de “reacción igual y opuesta” de la tercera ley de Newton envía el cohete hacia adelante. El escape no necesita empujar contra nada, pero tiene que tener suficiente masa y suficiente velocidad para el intercambio de impulso para que el cohete funcione a una velocidad útil. La ecuación del cohete describe esa relación.

Para elevar cargas pesadas a la órbita y más allá se necesita una gran cantidad de empuje porque no solo tiene que elevar la carga útil (y el cohete en sí y todo su combustible) a una altitud orbital, sino que también tiene que acelerar todo el plátano al orbital requerido velocidad. En la actualidad no existe una forma conocida de hacerlo sin utilizar uno o más motores de cohetes químicos muy grandes (de combustible sólido o líquido). La ecuación del cohete impone límites bastante significativos sobre la cantidad de masa que puede llegar a la órbita y qué tan rápido puede hacer que funcione. Agregar más combustible ayuda, pero también debe acelerar el combustible en sí mismo, por lo que es una ley de rendimientos decrecientes.

Ahora bien, ¿qué haría un cohete “nuclear”? Los reactores nucleares producen calor. Quizás mucho, pero ¿cómo convierte el calor en un impulso útil? Allen E Hall señaló correctamente que había un proyecto (NUCLEAR ROCKETS: To Mars and Beyond) para diseñar motores de cohetes nucleares utilizando hidrógeno como gas de escape sobrecalentado, pero sospecho que ese proyecto fue cancelado. Si realmente fuera un diseño práctico, probablemente ya tendríamos una nave espacial en funcionamiento.

Los reactores pueden producir electricidad y hay una variedad de diseños para propulsores iónicos que aceleran iones cargados eléctricamente a fracciones significativas de la velocidad de la luz, pero (y es realmente un gran pero ) los iones casi no tienen masa, por lo que casi no tienen impulso para hablar, por lo que casi no tienen empuje útil.

Nunca se puede lanzar una nave espacial desde la superficie de la Tierra con un motor de iones. Son útiles para realizar pequeños cambios en la velocidad en naves espaciales pequeñas en lugar de maniobrar propulsores, o teóricamente cambios más grandes en la velocidad general al poder quemar durante mucho más tiempo que un motor químico. Pero no hay un uso plausible para una nave espacial que pese cientos de toneladas. Además, el propio reactor tiende a ser un dispositivo muy pesado. Es difícil imaginar que haya mucho en el camino del intercambio útil allí.