¿Qué pasaría si pudiéramos rastrear los objetos interestelares que pasan por nuestro sistema solar, como el cometa Omuamuna o Borisov?Dicho barco debe estar listo para partir de inmediato, con la capacidad de acelerar y cambiar de dirección rápidamente.
Este es el trasfondo de un nuevo concepto de misión llamado Interceptor de objetos extrasolares y nave espacial de retorno de muestra.La exploración fue financiada a través de la NASA.Programa de Conceptos Avanzados Innovadores (NIAC).
“Traer muestras de estos objetos podría cambiar radicalmente nuestra visión del universo y nuestra posición en el universo”, dijo.Corporación Nuclear Ultra Segura – Tecnología(USNC-Tech) presentó una propuesta al NIAC.
El concepto propuesto por Morrison y su equipo es una nave espacial propulsada eléctricamente por isótopos radiactivos que se basa en la tecnología de batería atómica cargable (CAB), un sistema de energía desarrollado comercialmente por la USNC.Las baterías son compactas y tienen un millón de veces la densidad de energía del combustible fósil, así como baterías químicas de última generación.
“Los isótopos radiactivos tienen aproximadamente la misma cantidad de energía total almacenada en cada átomo”, explica Morrison.“La rapidez con la que liberas esa energía depende de su vida media.Pu-238 tiene una vida media de 88 años, lo que lo hace adecuado para misiones de largo alcance a sistemas solares exteriores.La batería CAB que está desarrollando USNC-Tech tiene una vida media más corta y una mayor densidad de potencia.NIAC está utilizando un isótopo radiactivo con una vida media de 5 años y una densidad de potencia de más de 30 veces la del plutonio-238 (Pu-238)”.
Pu-238 es una planta de energía nuclear común utilizada por la NASA en naves espaciales.Se ha utilizado en sistemas de energía de isótopos radiactivos (RPS) en más de 24 misiones espaciales estadounidenses de gran éxito, como los rovers New Horizons, Curiosity y Perseverance Mars.
Sin embargo, Pu-238 se enfrenta a varios problemas.Solo se pueden producir cantidades limitadas de Pu-238 (actualmente solo 14 onzas (400 g) por año y 50 onzas (1500 g) durante los próximos años).Esto es apenas suficiente para satisfacer las necesidades futuras de la misión de la NASA para su programa clave.
Los programas más pequeños y las empresas comerciales enfrentan desafíos y escasez porque el Pu-238 se considera un material nuclear especial de preocupación por la no proliferación.Los isótopos radiactivos de la tecnología CAB son, en cambio, de naturaleza comercial, muchos de los cuales se utilizan de hecho en la industria médica para regímenes de tratamiento del cáncer.
“Combinadas con la propulsión eléctrica, las baterías CAB serán un sistema muy simple”, dijo Morrison a Universe Today.“Todo es tecnología probada.La verdadera innovación que estamos aprovechando es el entorno regulatorio actual.Antes de 2019, no existía un marco legal para que las empresas comerciales utilizaran la energía nuclear.Ahora está oficialmente aprobado”.
Memorándum Presidencial NPSN-20En 2019, ordenó al Departamento de Transporte, específicamente a la Administración Federal de Aviación, que desarrollara un sistema regulatorio en capas que permitiría a las empresas comerciales lanzar naves espaciales de propulsión nuclear.
La propuesta de Morrison es que “el CAB es más fácil y menos costoso de fabricar que el Pu-238, y el caso de seguridad mejora enormemente si el CAB encapsula el material radiactivo dentro de una matriz rígida de carburo.Esta tecnología supera a los sistemas de fisión en esta aplicación, ya que los sistemas de fisión requieren una masa crítica, mientras que los sistemas de radioisótopos son mucho más pequeños y se adaptan a sistemas de lanzamiento más pequeños, lo que reduce el costo y la complejidad”.
La nave espacial propulsada por CAB, llamada “Extrasolar Express”, tiene una masa de combustible de menos de 1 tonelada.En contraste, el Falcon 9 de SpaceX puede orbitar más de 20 toneladas.¿Qué pasará con todo el espacio extra en el proyectil?
Como explica Morrison: “Podemos intercambiar parte de esa masa por un aumento de velocidad adicional en la Tierra.Además, parte de la masa adicional se puede usar para aumentar la seguridad, incluido un escudo grande y resistente que protege los isótopos radiactivos y evita fugas incluso en el peor incidente de lanzamiento.Una vez en órbita alta, el escudo se puede liberar y la nave espacial puede llevar a cabo sus misiones sin obstáculos”.
Objetos alienígenas en el campo ahora mismo
Antes de que dos objetos interestelares únicos e interesantes explotaran en la escena de nuestro sistema solar (oh mu um2017 yborisov2019), los astrónomos no han considerado ampliamente que los intrusos que deambulan desde otros sistemas estelares pueden pasar de forma rutinaria.Ahora los científicos han promediadoSiete de estos objetos pasan por la órbita de la Tierra cada año..Descubrir más sobre este objeto es una perspectiva atractiva. Porque todo lo que podemos hacer en este momento es observarlos con un telescopio mientras pasan junto a nosotros.
Morrison dijo: “Estos objetos parecen acercarse bastante a nosotros. No es una cuestión de distancia, es una cuestión de velocidad lo que hace que uno se ponga al día.Esto cambia la ecuación, a diferencia de la mayoría de las misiones que requieren toda la vida.Esto es solo un problema de velocidad. Porque mientras haya un delta v para completar la misión, podemos interceptarlo, tomar muestras y regresar a la Tierra”.
Morrison describió los posibles planes de misión para el interceptor de objetos extrasolares y el retorno de muestras. Lanza la nave espacial Interceptor hacia Júpiter y espera a que se detecte un objeto extraterrestre adecuado.
“Puede que tengas que esperar un año más o menos. Pero pase lo que pase, probablemente tendrás que implementar un cambio de avión. Esto se debe a que estos objetos no entran en el plano de la eclíptica.La idea es volar hacia Júpiter. Con suerte, estaré en una buena posición para disparar una honda alrededor de Júpiter y colocarla en la misma dirección del plano que el objeto”.
La nave espacial podría ser similar en tamaño y masa a las misiones Dawn que utilizan propulsión eléctrica.Pero en lugar de los enormes paneles solares de Dawn, el CAB proporcionará suficiente energía para construir una nave espacial rápida.Los interceptores requieren grandes radiadores de eliminación de calor que serán las partes más grandes de la nave espacial, como los paneles solares de Dawn.
Todavía se está trabajando en los detalles de la parte de devolución de la muestra, pero probablemente se verá así:El sistema de recolección de muestras TAGSAM utilizado por la misión OSIRIS-REx.
“Creo que está más cerca de que ‘Scotty’ diseñe esta misión interceptora, pero necesito que Spock me ayude a entender la parte científica”, pensó Morrison.
Los CAB se fabrican con materiales no radiactivos y luego se “cargan” en un campo de radiación para producir isótopos radiactivos específicos.Morrison dijo que existe una amplia variedad de isótopos radiactivos de interés (como el cobalto-60 y el tulio-170) y que la tecnología puede satisfacer los requisitos de densidad de potencia y vida útil de los clientes.Muchos de los clientes potenciales de la tecnología CAB son empresas terrestres que buscan aplicaciones submarinas o subterráneas.
“Aunque esta tecnología está siendo pionera para aplicaciones de calentamiento lunar a escala de vatios a corto plazo, la propuesta de NIAC representa una versión más deportiva de esta tecnología”.
El programa NIAC se identifica como un promotor de ideas visionarias que pueden transformar futuras misiones de la NASA mediante la creación de innovación y la participación de innovadores y emprendedores como socios.Incluso si Extrasolar Object Interceptor y Sample Return nunca se convierten en misiones “reales”, Morrison y USNC continuarán trabajando para hacer de CAB una fuente de energía viable tanto para la Tierra como para el espacio.
“Estamos muy agradecidos por la financiación de NIAC”, dijo Morrison. Nuestra empresa ya está invirtiendo su propio dinero en esta tecnología.Esperamos que CAB sea la batería Duracell del futuro para cualquier cosa que parezca imposible, como misiones espaciales a largo plazo o entornos remotos en la Tierra”.
Además de las baterías CAB, la empresa USNC está desarrollando otras tecnologías nucleares.“Los isótopos radiactivos utilizados en CAB son rocas calientes que generan calor constante durante largos períodos de tiempo.Un reactor de fisión es otro tipo de tecnología nuclear que se puede encender y apagar y se puede mover hacia arriba y hacia abajo”, explica Chris.USNC está desarrollando un pequeño reactor de fisión modular para su uso en el Ártico canadiense, y el proyecto es un foco principal de los esfuerzos de la compañía.
“Canadá está gastando cientos de millones de dólares al año en diesel para generadores para alimentar pequeñas ciudades en áreas remotas, y realmente quieren cambiar al uso de pequeños reactores modulares”, dijo Morrison.
Un sistema de energía que funciona bien para ubicaciones remotas en la Tierra también resulta ser bueno para ubicaciones remotas en el espacio.UNSC-Tech, donde trabaja Morrison, es una subsidiaria de USNC enfocada en la industria aeroespacial y sistemas terrestres avanzados.USNC-Tech, junto con la NASA y DARPA, está desarrollando tecnología de propulsión por fisión y está desarrollando un reactor lunar y marciano llamado “Reactor Pylon”.
“USNC-Tech está diseñando un ladrillo ‘LEGO’ para la tecnología nuclear espacial.Las misiones espaciales utilizarán la misma tecnología terrestre básica dispuesta en diferentes configuraciones para lograr cosas nuevas y audaces en nuevas ubicaciones”, explicó Morrison.“Pero el NIAC Extra Solar Express es probablemente mi favorito”.
Leyenda de la imagen principal:Representación de un artista de un interceptor extraterrestre.Crédito: Christopher Morrison