Um Novo Combustível é Capaz de Suportar as Condições Extremas de um Reator de Propulsão Térmica Nuclear

O novo combustível poderá abrir caminho a futuros motores de foguetões nucleares. General Atomics

A General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) testou com sucesso o combustível nuclear concebido para a propulsão e energia de futuras naves espaciais. Os testes confirmam a capacidade do combustível de suportar as condições extremas de um reator de foguetão nuclear.

Até agora, as naves espaciais têm dependido principalmente de foguetões químicos para propulsão – uma tecnologia que merece respeito. Os motores químicos lançaram o primeiro satélite, fizeram aterrar o primeiro ser humano na Lua e impulsionaram as primeiras sondas espaciais para além do nosso sistema solar.

As limitações dos foguetões químicos

Os foguetões químicos já atingiram os limites teóricos do seu desempenho – um marco alcançado pela primeira vez em 1942 com a viagem do foguetão alemão V-2 ao espaço. Desde então, os avanços têm-se concentrado em tornar os foguetões maiores e mais eficientes através de melhorias não relacionadas com os próprios motores.

Embora existam alternativas como os motores de iões e as velas solares, produzem um impulso mínimo e têm utilizações limitadas. Para missões verdadeiramente ambiciosas, os engenheiros espaciais procuram motores capazes de fornecer pelo menos mais um terço da potência dos melhores foguetões químicos. Um motor deste tipo poderia permitir a realização de rápidos vaivéns entre a órbita baixa da Terra e a Lua, rápidos ajustamentos orbitais e grandes missões tripuladas a Marte e a outros planetas dentro de prazos razoáveis.

Propulsão térmica nuclear

O mais promissor – e atualmente o único – candidato para satisfazer estas necessidades é o sistema de Propulsão Térmica Nuclear (NTP), vulgarmente conhecido como foguetão nuclear. Proposto pela primeira vez em 1945, este conceito substitui a combustão química por um reator nuclear para aquecer um propulsor. Embora o hidrogénio seja a escolha mais provável para o propulsor, quase todas as substâncias, incluindo a água, podem ser utilizadas, uma vez que o papel do propulsor é apenas agir como massa de reação, expelida para gerar impulso de acordo com a Primeira Lei de Newton.

O conceito é simples, mas os desafios de engenharia residem nos pormenores. Por exemplo, o reator tem de suportar temperaturas extremamente elevadas, vibrações intensas e gás hidrogénio sobreaquecido e altamente reativo. Estas condições atingem até 2.326 °C (4.220 °F).

O combustível nuclear convencional tem dificuldade em suportar tais extremos, mas o que os engenheiros de foguetões exigem é um combustível que não só sobreviva a estas condições, como também resista a fissuras ou estilhaços durante o processo.

Testes bem-sucedidos confirmam a durabilidade do combustível nuclear avançado

Scott Forney, presidente da GA-EMS, declarou que testes recentes realizados no Marshall Space Flight Center da NASA em Redstone Arsenal, Alabama, confirmaram a capacidade do novo combustível de suportar temperaturas operacionais sem erosão ou degradação. O combustível suportou o calor total do reator e a exposição ao gás hidrogénio durante 20 minutos – comparável à duração exigida durante uma manobra de impulso típica. Testes adicionais avaliaram o desempenho do combustível em diferentes condições de proteção não especificadas explicitamente.

A Dra. Christina Back, vice-presidente da GA-EMS Nuclear Technologies and Materials, destacou a importância desses resultados: “Tanto quanto sabemos, somos a primeira empresa a utilizar as instalações de teste ambiental do elemento de combustível compacto (CFEET) da NASA MSFC para testar e demonstrar com êxito a capacidade de sobrevivência do combustível após ciclos térmicos a temperaturas e taxas de rampa representativas do hidrogénio.” E acrescentou: “Também realizámos testes num ambiente sem hidrogénio no nosso laboratório GA-EMS, onde o combustível teve um desempenho excecional a temperaturas até 3.000 °K (4.940 °F, 2.726 °C). Este nível de desempenho pode tornar o sistema NTP duas a três vezes mais eficiente do que os motores de foguetões químicos tradicionais. Esperamos continuar a nossa colaboração com a NASA à medida que avançamos e aperfeiçoamos o combustível para satisfazer os requisitos das futuras missões cislunares e a Marte”.

Leia o Artigo Original: New Atlas

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