Un motor de cohete de propulsión térmica nuclear (NTP, por sus siglas en inglés) de última generación que utiliza lo que se denomina burbujeo de combustible líquido centrífugo podría algún día ser un boleto para que la NASA vaya directamente al espacio profundo. Estos son los avances que realiza la NASA hacia un diseño NTP de combustible sólido.

El concepto de burbuja que estudian los colaboradores de la universidad es uno de los tres diseños propuestos basados ​​en hidrógeno para un cohete NTP de combustible líquido de próxima generación. Luego, el concepto NTP centrífugo de burbujeo calienta el gas propulsor de hidrógeno a temperaturas muy altas, pero no hay combustión.

El hidrógeno se burbujea literalmente a través de un núcleo de uranio líquido giratorio en el motor a través de una pared porosa del cilindro, lo que hace que el gas se expanda rápidamente. A medida que sale de la boquilla, el hidrógeno en expansión proporciona empuje a la nave espacial.

Las ventajas del diseño incluyen un rendimiento significativamente mayor que los motores de cohetes de combustible líquido convencionales que queman hidrógeno y oxígeno, dice el Dr. Dale Thomas, investigador principal del proyecto y académico en ingeniería de sistemas en la Universidad de Alabama en Huntsville UAH.

“En la combustión de un motor de combustible líquido convencional, las moléculas propulsoras resultantes (H2O en el caso del hidrógeno y el oxígeno) son mucho más pesadas debido a esos átomos de oxígeno relativamente pesados, y no saldrán de la boquilla tan rápido, proporcionando más empuje, pero menos impulso”, dice el Dr. Thomas.

El empuje es la fuerza suministrada por el motor, por ejemplo, para levantar una nave espacial lejos de la gravedad de la Tierra. El impulso es el cambio en la cantidad de movimiento por unidad de combustible, y eso importa cuando se trata de llevar una nave espacial a donde va en el espacio.

“Piense en su automóvil. Piense en el empuje como torque y el impulso como millas por galón (mpg). Ambos importan, al igual que el par motor y las millas por galón en su automóvil”, expresó el Dr. Thomas.

Los átomos de hidrógeno más calientes y relativamente ligeros harán que la nave llegue más lejos. “Si calentamos más el propelente, tendrá más energía y saldrá más rápido de la boquilla, lo que proporciona más impulso”, indicó el Dr. Thomas.

“Dado que este es un motor de mayor rendimiento, tiene el potencial de impulsar naves espaciales en trayectorias distintas a las trayectorias de energía mínima, brindando opciones para trayectorias de mayor energía que acortarán el tiempo de viaje hacia y desde Marte y otros destinos en todo el sistema solar”, completó.

Conceptualmente, el motor de burbujas presenta una serie de desafíos técnicos, uno de los cuales es desarrollar un material para la pared porosa del cilindro que pueda soportar el contacto directo con el combustible de uranio fundido.

“Estamos en las primeras etapas de esto”, señaló el Dr. Thomas. “Este concepto burbujeante ha existido desde los años 60. La física se entiende bien, pero los desafíos de ingeniería han impedido sacar este concepto de la mesa de dibujo en el pasado. Estamos tratando de ver si las tecnologías actuales nos permitirán desarrollar un prototipo de motor NTP de combustible líquido viable”, agregó el académico.

Para investigar el concepto se lleva a cabo un estudio, bajo un contrato de investigación de NTP para la Oficina del Proyecto de Propulsión Nuclear Espacial en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales (MSFC) de la NASA, y la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH), Universidad de Rhode Island (URI), la Universidad de Drexel, el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), la Universidad Estatal de Pensilvania y la Universidad de Michigan (UM).

Fuente: https://www.uah.edu/ Fotografía: El Universal