El dispositivo de configuración invertida de campo de Princeton, el PFRC-2, en el laboratorio de física de plasma de Princeton en Nueva Jersey.
(Imagen: © Elle Starkman / PPPL Office of Communications)
La nave espacial impulsada por Fusion puede no ser solo un sueño de ciencia ficción por mucho más tiempo.
los Direct Fusion Drive El motor (DFD) podría volar por primera vez en 2028 más o menos, si todo sale según lo planeado, dijeron los desarrolladores del concepto.
Eso sería una gran noticia para los fanáticos del espacio; el DFD de tamaño minivan podría obtener 22,000 libras. (10,000 kilogramos) de naves espaciales robóticas a Saturno en solo dos años, o hasta Plutón dentro de los cinco años posteriores al lanzamiento, dijeron los miembros del equipo del proyecto. (En perspectiva: la misión Cassini de la NASA llegó a Saturno en 6,75 años, y la sonda New Horizons de la agencia tardó 9,5 años en llegar a Plutón).
Y el motor funciona como una potente fuente de energía, lo que significa que la tecnología podría tener una amplia gama de aplicaciones fuera de la Tierra.
Por ejemplo, el DFD podría ayudar a impulsar la estación espacial de órbita lunar planificada de la NASA, conocida como la salida, así como las bases en la luna y Marte, la miembro del equipo del proyecto Stephanie Thomas, vicepresidenta de Princeton Satellite Systems en Plainsboro, Nueva Jersey, dijo a fines del mes pasado durante una presentación con el grupo de trabajo Future In-Space Operations de la NASA.
El DFD es una variante de la configuración invertida de campo de Princeton (PFRC), un concepto de reactor de fusión inventado a principios de la década de 2000 por Samuel Cohen, del Laboratorio de física de plasma de Princeton (PPPL). El DFD es básicamente un reactor PFRC con un extremo abierto, a través del cual fluye el escape para generar empuje, explicó Thomas.
El interior del DFD contará con un plasma caliente magnéticamente contenido de helio-3 y deuterio, un tipo especial de hidrógeno "pesado" que tiene un neutrón en su núcleo (a diferencia del hidrógeno "normal", que no tiene neutrones). Los átomos de estos elementos se fusionarán dentro de este plasma, generando mucha energía, y muy poca radiación peligrosa, dijo Thomas.
El plasma de fusión calienta el propulsor frío que fluye fuera de la región de confinamiento. Este propulsor se dirige hacia una boquilla en la parte posterior del motor, produciendo empuje.
Todo ese calor se traduce en mucha potencia, probablemente entre 1 y 10 megavatios, dijo Thomas. El DFD aprovechará esa potencia, utilizando un motor de "ciclo Brayton" para convertir gran parte del calor en electricidad.
Eso significa que una misión DFD podría hacer una gran cantidad de trabajo científico después de llegar a su destino. Por ejemplo, un orbitador de Plutón equipado con fusión podría transmitir energía a un módulo de aterrizaje en la superficie del planeta enano y también enviar video de alta definición a la Tierra, dijo Thomas.
Fusión nuclear es legendariamente difícil de aprovechar; nadie ha logrado demostrar un reactor de fusión comercialmente viable a gran escala. (Como dice el viejo chiste, "Fusion es la fuente de energía del futuro, y siempre lo será"). Pero Thomas y su equipo piensan que su concepto tiene una posibilidad muy real de éxito.
"El DFD es diferente de otros conceptos de reactores de fusión", dijo, citando el tamaño pequeño del concepto, la operación limpia, la baja radiación y el método único de calentamiento por plasma (que emplea una antena de ondas de radio).
El equipo del DFD ha obtenido fondos de una variedad de agencias recientemente para continuar desarrollando el concepto. Por ejemplo, el trabajo desde 2016 hasta 2019 fue ayudado por dos rondas de financiación del programa Conceptos avanzados innovadores de la NASA, que tiene como objetivo fomentar el desarrollo de tecnología de vuelo espacial potencialmente revolucionaria.
Y DFD recibió un premio de Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) este año, que financiará un mayor desarrollo hasta el próximo año.
El equipo ya ha demostrado algunos conceptos centrales con el experimento PFRC-1, que se ejecutó en PPPL desde 2008 hasta 2011, y PFRC-2, que está funcionando ahora. Los investigadores aún no han logrado la fusión, pero esperan hacerlo con PFRC-4 a mediados de la década de 2020.
Un prototipo de vuelo seguiría poco después. Una misión real podría seguir los pasos de un exitoso vuelo de demostración, tal vez ya en 2028, dijo Thomas.
- ¿Esta startup ha descifrado el secreto de Fusion Energy?
- Fusión de protones, la fuente de energía del sol, explicada (infografía)
- Los científicos dicen que los viajes rápidos impulsados por fusión a Marte no son fantasía
El libro de Mike Wall sobre la búsqueda de vida extraterrestre "Allí afuera"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrado por Karl Tate), ya está disponible. Siguelo en Twitter @michaeldwall. Síguenos en Twitter @Spacedotcom o Facebook.
