Relatório: O único caminho realista da NASA para os humanos em Marte é a propulsão nuclear

Mais Zoom / A NASA estudou originalmente a propulsão térmica nuclear na década de 1960. Aqui está a arte conceitual do Programa de Energia Nuclear para Aplicações de Veículos Foguetes (Nerva).

NASA

Levar humanos para Marte e voltar é meio difícil. Insanamente difícil, na verdade. A NASA e outros astronautas de Marte em potencial enfrentam muitos desafios ao planejar missões ao Planeta Vermelho, mas o mais importante é a quantidade de combustível necessária.

Durante o programa Apollo há 50 anos, os humanos foram à Lua usando propulsão química – isto é, motores de foguete que queimam oxigênio líquido e hidrogênio em uma câmara de combustão. Isso tem suas vantagens, como dar à NASA a capacidade de ligar e desligar o motor rapidamente, e a tecnologia da época era a mais madura para viagens espaciais. Desde então, algumas novas tecnologias de propulsão foram inventadas no espaço. Mas nada é melhor ou mais rápido para os humanos do que a propulsão química.

é um problema. A NASA tem duas missões primárias para enviar quatro ou mais astronautas a Marte, mas confiar na propulsão química para se aventurar fora da Lua provavelmente não funcionará. O principal motivo é que é preciso muito combustível de foguete para enviar suprimentos e astronautas a Marte. Mesmo nos cenários favoráveis ​​onde a Terra e Marte se alinham a cada 26 meses, uma missão humana a Marte ainda requer de 1.000 a 4.000 toneladas métricas de propelente.

Se for difícil de visualizar, considere isso. Após a atualização para sua configuração do Bloco 1B, o míssil do Sistema de Lançamento Espacial da NASA terá uma capacidade de carga de 105 toneladas para a órbita baixa da Terra. A NASA espera lançar este míssil uma vez por ano, e provavelmente custará cerca de US $ 2 bilhões para a viagem. Portanto, colocar combustível suficiente em órbita para a missão de Marte exigiria pelo menos 10 lançamentos SLS, ou cerca de uma década e US $ 20 bilhões. Apenas para combustível.

READ  “Acho que as pessoas subestimam o quão ruim isso é.” Dr. Ashish Jha

Conclusão: se vamos a Marte, talvez seja necessário considerar outras maneiras de fazer isso.

Indo nuclear

uma Novo relatório As Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina fornecem algumas respostas sobre dois desses métodos. A pedido da NASA, um amplo painel de especialistas avaliou a viabilidade de dois veículos de propulsão – termonuclear e eletro-nuclear – para uma missão humana lançada a Marte em 2039.

“Um dos pontos principais do relatório é que se quisermos enviar humanos a Marte, e quisermos fazê-lo repetidamente e de forma sustentável, a propulsão espacial nuclear está no caminho certo”, disse Bobby Brown , diretor da ciência planetária. No JPL e co-presidente da comissão que redigiu o relatório, em entrevista.

O comitê não foi solicitado a recomendar uma tecnologia específica, cada uma baseada em reações nucleares, mas operando de forma diferente. A propulsão térmica nuclear (NTP) envolve um motor de foguete no qual um reator nuclear substitui a câmara de combustão e queima hidrogênio líquido como combustível. A propulsão elétrica nuclear (NEP) converte o calor de um reator de fissão em energia elétrica, como uma usina de energia na Terra, e então usa essa energia para produzir impulso acelerando um propelente ionizante, como o xenônio.

Brown disse sobre a meta de março de 2039: “Se você olhar as recomendações do comitê do NTP, sentimos que um programa robusto, baseado em um trabalho fundamental recentemente concluído, poderia nos levar até lá.” “Quanto ao NEP, achamos que não estava claro se esse programa nos levaria lá, mas não concluímos que não poderia nos levar lá.”

A propulsão nuclear requer muito menos combustível do que a propulsão química, geralmente menos de 500 toneladas métricas. Isso seria útil para a missão de Marte, que incluirá várias missões de preparação de carga avançada no Planeta Vermelho. O consumo de combustível propelente nuclear também é mais consistente com as oportunidades de lançamento fornecidas pelas órbitas da Terra e de Marte. Durante alguns dos emparelhamentos, que ocorrem aproximadamente a cada 26 meses, a motivação necessária para completar a missão a Marte com combustível químico é tão alta que simplesmente não é possível.

READ  Um sistema estelar com planetas em ângulo reto surpreende os astrônomos

Plano para NASA

O relatório diz que se a NASA pretende usar propulsão nuclear em missões humanas até 2030, ela deve começar a desenvolver a tecnologia imediatamente. Até agora, a agência tem sido um tanto conservadora em agir rapidamente na propulsão nuclear. Isso pode ser em parte devido ao fato de que a Agência Espacial está fortemente investida no foguete do Sistema de Lançamento Espacial e na propulsão química necessária para o programa Artemis Moon.

Portanto, nos últimos anos, a NASA não solicitou financiamento para a propulsão nuclear. O Congresso destinou dinheiro para esse esforço, entretanto. No projeto de lei orçamentária do ano fiscal de 2021, a NASA recebeu US $ 110 milhões para desenvolver a propulsão termonuclear.

Brown disse que custaria muito mais – pelo menos em ordem de tamanho – para a NASA trabalhar com o Departamento de Energia e outras partes do governo para desenvolver essa tecnologia e iniciar voos de carga para Marte em meados da década de 2030. No entanto, ele disse que esse é o tipo de projeto que a NASA estará. Bem posicionada para fazer.

“É o tipo de desafio tecnológico para o qual a NASA foi projetada, e é o tipo de desafio tecnológico que nossa nação espera que a NASA seja capaz de superar”, disse Brown. “Você sabe, voltando ao programa Apollo, esse é o tipo de coisa para a qual a NASA foi criada. Então, acho que eles podem fazer isso.”

Nave estelar

E o que dizer do conceito da espaçonave que a SpaceX está construindo para enviar humanos a Marte? O projeto busca resolver o problema da necessidade de muito combustível químico, desenvolvendo um sistema de lançamento reutilizável de baixo custo. Os engenheiros da SpaceX sabem que chegar a Marte exigirá muito combustível, mas eles acreditam que o problema pode ser resolvido se a nave espacial for construída muito e com relativamente pouco dinheiro. O conceito básico é lançar a espaçonave em órbita com tanques vazios e transportar o combustível que outras naves lançaram para a órbita baixa da Terra antes que um veículo voe para Marte.

READ  O Perseverance Rover da NASA coleta a primeira amostra de rochas marcianas - Programa de Exploração de Marte da NASA

Brown disse que a SpaceX está desenvolvendo um plano para enviar humanos a Marte com premissas diferentes da NASA. “Acho que há uma diferença fundamental nas suposições que a NASA tende a fazer sobre o tipo de infraestrutura necessária em Marte”, disse ele.

Isso não significa que a nave não possa operar. No entanto, ilustra o desafio de enviar uma missão a Marte apenas com propulsão química. Para o uso de propulsão convencional, é preciso empurrar os limites de reutilização e foguetes pesados ​​até o limite – que é Exatamente o que a SpaceX está tentando fazer Com um sistema de lançamento totalmente reutilizável.

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *