cohete eléctrico nuclear

El SNAP-10A , lanzado a órbita por la USAF en 1965, fue el primer uso de un reactor nuclear en el espacio y de un propulsor iónico en órbita.

En un artículo de 1963, Myron Levoy propuso un diseño de motor híbrido nuclear-eléctrico, capaz de funcionar tanto en ciclo abierto como motor térmico nuclear durante las fases de la misión que requerían alto empuje, como en ciclo cerrado como motor nuclear-eléctrico con bajo empuje, pero alta eficiencia, durante las fases restantes de la misión. La aplicación propuesta para este diseño de motor era una misión tripulada rápida de ida y vuelta a Marte . ^{[ 9 ]}

En 2001, se estaba desarrollando el motor de fisión seguro y asequible  , con una fuente de calor nuclear probada de 30 kW, con el objetivo de desarrollar un  reactor térmico de 400 kW con turbinas de gas de ciclo Brayton para generar energía eléctrica. La disipación del calor residual se lograría mediante tecnología de tubos de calor de baja masa . La seguridad se garantizaría mediante un diseño robusto.

El Proyecto Prometheus fue un estudio de la NASA de principios de la década de 2000 sobre naves espaciales de propulsión nuclear eléctrica.

Kilopower fue un programa de desarrollo de reactores de la NASA, pero no recibió una misión operativa de seguimiento. ^{[ 10 ]}

En marzo de 2026, se anunció que la NASA utilizaría un cohete eléctrico nuclear, el Space Reactor-1 Freedom , para transportar la misión Skyfall a Marte. Este sería el primer uso de un sistema de propulsión interplanetaria de energía nuclear, ya que el Sistema Avanzado de Propulsión Eléctrica cumple actualmente esta función. ^{[ 11 ]} La misión desplegará varios helicópteros en la superficie de Marte.

La Agencia Espacial Europea estudió naves espaciales nucleares eléctricas Rocketroll para misiones a Marte. ^{[ 12 ]}

La serie de satélites estadounidenses lanzados a órbita por la URSS incluyó el Kosmos 1818 y el Kosmos 1867 en 1987, que utilizaban el reactor nuclear TOPAZ y un propulsor de efecto Hall "Plazma-2 SPT" .

El proyecto TEM comenzó en 2009 con el objetivo de proporcionar energía para un motor de Marte.

Marzo de 2016 - Se recibe el primer lote de combustible nuclear.

Un reactor de lecho de guijarros que utilice nitrógeno gaseoso de alto flujo como refrigerante a presiones cercanas a la atmosférica normal es una posible fuente de calor. La generación de energía podría lograrse con tecnología de turbinas de gas , que está bien desarrollada. El combustible nuclear consistiría en uranio altamente enriquecido encapsulado en esferas de grafito con bajo contenido de boro , probablemente de 5 a 10 cm de diámetro. El grafito también moderaría los neutrones de la reacción nuclear. 

Este tipo de reactor puede diseñarse para ser intrínsecamente seguro. Al calentarse, el grafito se expande, separando el combustible y reduciendo la criticidad del reactor. Esta propiedad simplifica los controles operativos a una sola válvula que regula la turbina. Cuando está cerrado, el reactor se calienta, pero produce menos energía. Cuando está abierto, se enfría, pero aumenta su criticidad y produce más energía.

El encapsulado de grafito simplifica la recarga de combustible y la gestión de residuos. El grafito es mecánicamente resistente y soporta altas temperaturas. Esto reduce el riesgo de una liberación imprevista de elementos radiactivos, incluidos los productos de fisión . Dado que este tipo de reactor produce alta potencia sin necesidad de grandes piezas fundidas para contener altas presiones, resulta idóneo para alimentar naves espaciales. ^{[ 13 ]}

Se han propuesto diversas tecnologías de propulsión eléctrica para su uso con sistemas de generación eléctrica nuclear de alta potencia, como VASIMR , DS4G y el propulsor inductivo pulsado (PIT). PIT y VASIMR son únicos por su capacidad de equilibrar el consumo de energía, el impulso específico (una medida de eficiencia; véase impulso específico ) y el empuje en vuelo. PIT tiene la ventaja adicional de no requerir energía acondicionada.

Se han propuesto varios esquemas de conversión de calor en electricidad. A corto plazo, los generadores de ciclo Rankine , ciclo Brayton y ciclo Stirling pasan por una fase mecánica intermedia, con las consiguientes pérdidas de energía. También se han propuesto tecnologías más exóticas: materiales termoeléctricos (incluida la conversión de energía térmica basada en grafeno ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} ), piroeléctricos , termofotovoltaicos , termoiónicos y termohidrodinámicos .