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Los elementos pesados, como el uranio, que se usan en la generación de la energía nuclear son fuentes de energía muy concentrada. Unas pocas libras de combustible nuclear equivalen a miles de toneladas de carbón o petróleo, o de explosivos, en el caso de las bombas atómicas. Acondicionar la energía nuclear para los vuelos espaciales aparenta ser un camino lógico para su exploración. Pero los vuelos espaciales no se logran fácilmente: los cohetes espaciales requieren, además de energía, masa, materia que se expulsa hacia atrás, y el combustible nuclear dispone de muy poca. El factor limitante en la operativa de los cohetes no es la escasez de energía, sino la alta temperatura a la que funciona. Las toberas de los cohetes comunes trabajan al rojo vivo: añadir energía extra al combustible elevará la temperatura, quizás más allá de la que el material puede soportar. La Elección del Combustible para el CoheteAún queda una posible escapatoria. Es posible incrementar la velocidad v de las moléculas del escape sin elevar su temperatura y, por consiguiente, incrementar la velocidad del chorro si esas moléculas se reemplazan por otras más ligeras.Un gas caliente es un compendio de átomos o moléculas independientes, colisionando entre ellas y con las paredes del recipiente. Cuanto mayor es la temperatura T, más rápido se mueven. Pero si comparamos diferentes tipos de moléculas a una temperatura dada, encontramos ( como ya dijimos en una sección anterior sobre el cañón SHARP) que su velocidad v difiere o lo que es lo mismo, que su energía cinética (1/2) mv2 es proporcional a T. Supongamos que observamos dos gases a la misma temperatura T, un gas con moléculas ligeras de masa m y velocidad v y el otro con moléculas más pesadas de masa M, moviéndose a una velocidad V. Por el argumento anterior (1/2) mv2 = (1/2) MV2 Si (por ejemplo) M = 9m, encontramos que v = 3V. A una temperatura dada, las moléculas ligeras se mueven 3 veces más rápidas. Los cohetes químicos más eficientes, p.e. los de la lanzadera espacial, queman hidrógeno y oxígeno para formar agua (con más precisión, vapor recalentado). La fórmula molecular del agua es H2O, y como el átomo de oxígeno (O) es 16 veces más pesado que el de hidrógeno (H), las moléculas de agua pesan 18 veces más que el átomo de hidrógeno y 9 veces más que la molécula (H2), la forma en la que existe el hidrógeno generalmente. Si el chorro fuera de moléculas de hidrógeno en vez de agua, a la misma temperatura (como se vio antes) sus moléculas se moverían 3 veces más rápidas y el chorro también sería más rápido. Desgraciadamente, no existe una reacción química práctica que produzca H2. Con energía nuclear ilimitada, sin embargo, no es necesario quemar nada, en lugar de eso el gas hidrógeno puede calentarse dentro del reactor nuclear y luego expulsarse hacia atrás por medio de una gran tobera. Esa fue la idea del proyecto NERVA, que la NASA ensayó en los años 1960, para la construcción de un cohete nuclear. Es difícil imaginar el funcionamiento de un reactor nuclear a
la misma temperatura elevada de un motor de cohete. Pero teniendo a favor
el factor de 3, aún a menor temperatura, podemos tener una gran
ventaja. Algunos modelos experimentales de cohetes nucleares funcionaron
bien cuando se probaron en tierra, pero, a la larga, los riesgos de contaminación
ambiental y el fundido del reactor eran muy altos y el proyecto se suspendió.
Taylor visualizó nada menos que un vehiculo espacial impulsado
por bombas nucleares. Su parte posterior sostenía una plancha metálica
sólida, con un orificio en el medio. A intervalos adecuados se arrojaría
una bomba atómica desde allí y cuando alcanzase una distancia
adecuada, se haría explotar. La bomba iría con una envoltura
plástica rica en hidrógeno que el calor enorme de la bomba
convertiría instantáneamente en gas extremadamente caliente,
siendo la mayoría de ese gas hidrógeno. Ese gas sería
luego soplado hacia el espacio, pero algo de él golpearía
la plancha y su presión impulsaría hacia adelante la nave
espacial.
Los primeros que tuvieron la idea fueron Ulam y Everett en 1955, antes
de que se lograra ningún vuelo espacial práctico (Stanislaw
Ulam fue también la mente que estuvo detrás del primer diseño
práctico de bomba H; ver "Dark Sun" de Richard Rhodes). En 1958
Taylor obtuvo apoyo de la Air Force y el proyecto, denominado "Orión",
comenzó. Atrajo a un equipo de prácticos visionarios, entre
ellos a Freeman Dyson, un distinguido físico teórico del
Instituto de Estudios Avanzados de Princeton.
Durante los siete años que siguieron, con un coste de unos 10 millones de dólares, se desarrollaron los planes para una nave espacial propulsada por bombas. Se construyeron pequeños modelos de esas naves, y se envió con éxito un modelo experimental con una serie de cargas explosivas convencionales, lanzadas por detrás. Aunque el diseño en detalle continúa siendo confidencial (porque implica una gran cantidad de tecnología sobre bombas), los diseñadores han afirmado que no hay planteados obstáculos técnicos, ni de desgaste de la "chapa de empuje" expuesta a la explosiones, ni peligro de radiación a los pasajeros, ni cualesquiera otros detalles. El "Orion" es el necesario para vehículos espaciales gigantescos, que pesen miles de toneladas. Un diseño propuso un vuelo a estrellas distantes, usando un "diseño conservador" de vehículo de 40 millones de toneladas, impulsado por 10 millones de bombas. Pero, al final, el proyecto se abandonó debido a que la perspectiva de la explosión de un gran número de bombas atómicas en la atmósfera o cerca de ella parecería demasiado atemorizante. El mundo cayó en la cuenta de la contaminación radioactiva de la atmósfera y se firmó un tratado en 1963 prohibiendo las pruebas nucleares, lo que también significó el final del "Orión". |
