Los satélites en órbita alrededor de los planetas ven sombra durante al menos una hora más o menos. En Marte, los paneles solares son la solución fácil para obtener energía de los satélites. Más allá de Marte, la luz solar es más débil y, por lo tanto, los vatios / kg de paneles solares disminuyen. Las fuentes de energía nuclear se vuelven más interesantes.
Pequeñas fuentes de energía nuclear utilizan la desintegración alfa del Pu-238 como fuente de calor. Los alfas son núcleos de helio y son fáciles de detener, por lo que apenas se necesita protección entre la fuente de alimentación y los instrumentos a bordo. Estas pequeñas fuentes de energía también usan generadores termoeléctricos, que son solo un par por ciento eficientes.
Más potencia requiere más calor o mejor eficiencia. Pero no ha habido mucha necesidad de más poder:
- Los rusos lanzaron 40 reactores nucleares en la órbita de la Tierra, principalmente en satélites militares. Los reactores hicieron que los satélites funcionen sin paneles solares, que son una de las partes más grandes y vulnerables de un satélite. Los rusos estaban preocupados por las armas ASAT.
- Los rusos han lanzado solo un par de rovers a la superficie lunar, ambos alimentados por paneles solares (aunque calentados con pequeñas fuentes de calor nuclear). Como no han lanzado otros rovers o sondas más allá de Marte, no ha habido requisitos rusos para reactores espaciales.
- Estados Unidos lanzó solo un reactor nuclear al espacio: SNAP-10A. Utilizaba un convertidor termoeléctrico, y su volumen estaba dominado por su radiador.
Los manifestantes antinucleares han causado mucha presión contra cualquier cosa nuclear en las sondas y los rovers estadounidenses. La curiosidad es de energía nuclear, porque los paneles solares no se escalan bien en un vehículo de superficie. Pero los ingenieros han descubierto cómo lidiar con niveles de potencia muy pequeños porque nadie ha convencido a la gente antinuclear de núcleo duro de que algo es lo suficientemente seguro.
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Estados Unidos ha reiniciado recientemente su programa para fabricar Pu-238, ya que no parece que Rusia nos vaya a vender más. La NASA también ha tenido programas que desarrollan el ciclo Brayton y los motores de calor Stirling en varias ocasiones, pero como estos dependen principalmente de fuentes de calor nuclear, su financiación no es confiable y el progreso se está deteniendo. Para un determinado tamaño de radiador (y tamaño de fuente de calor), estos motores de calor pueden entregar un orden de magnitud más potencia, y eso es probablemente todo lo que se necesita durante algún tiempo.
Ha habido algún interés en enviar una sonda a Europa, cuya superficie es un enorme océano cubierto por una capa de hielo. Una idea es que la sonda llegue al océano derritiéndose a través del hielo. Esto requiere mucho calor … lo suficiente como para que una fuente de calor Pu-238 tenga que ser muy grande y costosa para funcionar, y el radiador necesario para evitar que la cosa se derrita mientras está en el espacio puede ser demasiado pesado para lanzarlo. Para este uso, un reactor puede ser una buena opción, ya que puede aumentar su generación de calor una vez que llega a la superficie, y luego volverlo a bajar después de derretirse hasta el océano. Las fuentes de calor Pu-238 tienen un programa fijo de generación de calor que disminuye muy lentamente y no son una buena combinación para una demanda de calor muy variable.
Un submarino nuclear no tripulado será pesado, y lanzarlo a la luna de Júpiter requerirá un refuerzo muy grande. No estoy seguro de los detalles, pero sospecho que esta investigación no sucederá hasta que los lanzadores sean más grandes y más baratos. Afortunadamente, SpaceX parece liderar el camino hacia allí.