Nos estamos quedando sin combustible para viajar

La pregunta es entonces: ¿no sería mejor disponer de un combustible que fuera más fiable, como una de las baterías nucleares que han alimentado de manera infalible al Voyager durante décadas? Esta un pregunta simple que encierra una respuesta fascinante, que comienza con la Guerra Fría y termina con el futuro de la exploración espacial.

En lo que se refiere a viajes espaciales, el Plutonio-238 (²³⁸Pu) es el combustible perfecto, ya que dura mucho y es relativamente seguro. Sin él, no hay mucha esperanza de llegar más allá de Marte, punto a partir del cual la luz es demasiado tenue como para confiarlo todo a los paneles solares, que son el tipo de energía alternativa más común en el espacio. Pero estamos quedándonos sin plutonio-238 a gran velocidad, debido básicamente al parón en la producción de armamento nuclear.

La Guerra Fría, el origen

El ²³⁸Pu es un subproducto del ²³⁹Pu, más conocido por ser el ingrediente principal de las armas nucleares. Durante la Guerra Fría, período que vió nacer a la llamada carrera espacial, esto resultaba muy conveniente. El Savanna River Site en Carolina del Sur, donde se producía ²³⁹Pu para bombas, producía también ²³⁸Pu para satélites y sondas espaciales. Tras cerrar en los años 80, la NASA comenzó a comprar ²³⁸Pu a Rusia.

La NASA ha utilizado pellets de ²³⁸Pu en las dos naves Voyager, el rover Curiosity actualmente en Marte, y en otras sondas espaciales dirigidas más allá del Sistema Solar.

El ²³⁸Pu resulta ser también el combustible perfecto para las aeronaves. Si bien es muy radioactivo, el tipo de radiación que emite (partículas alfa) tiene poca capacidad de penetración a través de otros materiales, haciéndolo relativamente seguro. Envuelto en metal Iridio, los pelletes de ²³⁸Pu se ponen al rojo vivo, produciendo una gran cantidad de calor.

Siempre y cuando los pellets no se fracturen, la radiación no supone un problema. Los pellets están situados en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) que convierten el calor en electricidad. Pueden durar años, e incluso décadas en el caso del Voyager que en la actualidad se encuentra explorando el espacio exterior.

Aquí en la Tierra, nuestras existencias de ²³⁸Pu se están agotando. Según un reciente artículo en Nature, la NASA tiene únicamente 35 kg de ²³⁸Pu, de los cuales menos de la mitad están suficientemente enriquecidos como para servir de combustible espacial. La siguiente misión a Marte, que será lanzada en 2020, consumirá 5 kilogramos. Y Rusia ya no vende ²³⁸Pu, probablemente porque se hayan quedado también sin existencias suficientes.

Este isótopo no se produce de manera espontánea en la naturaleza. Nadie más tiene reservas de ²³⁸Pu en todo el planeta.

Fabricando plutonio-238 (otra vez)

Pero hay un plan. En 2013 la NASA cerró un acuerdo donde pagaría 50 millones de dólares al año al Departamento de Defensa para que este desarrollaase un programa de producción de ²³⁸Pu. Teniendo en cuenta que las instalaciones donde antaño se fabricaba este tipo de combustible llevan muchos años cerradas, la tarea se antoja complicada, y lenta. Incluso si todo sale según lo planeado, el Departamento de Defensa fabricará solo 1,1 kg de ²³⁸Pu al año hasta el año 2021.

La producción está planeada que tenga lugar en tres localizaciones de Estados Unidos.:

• Laboratorio Nacional de Idaho: Se extraerá neptunio-237, isótopo precursor del ²³⁸Pu, del combustible nuclear del reactor.
• Oak Ridge en Tennessee: Mediante un reactor se irradiará al ²³⁷Np para producir ²³⁸Pu; lo que sobre, tanto de plutonio-238 como de neptunio-237, se utilizará como combustible nuclear y se reciclará, respectivamente.
• Los Alamos en Nuevo Méjico: El ²³⁸Pu se comprimirá en forma de pellets y se almacenará.

Sin embargo, muchas de las partes del plan carecen aún de una fecha de realización estipulada. Un representante del Departamento de Defensa ha confirmado que los científicios de Oak Ridge acaban de empezar a realizar las pruebas para determinar los procesos químicos adecuados para extraer el ²³⁸Pu y el ²³⁷Np tras el proceso de irradiación. Y luego está el tedioso proceso de escalar la producción hasta los niveles buscados. Se espera que este el proceso esté en funcionamiento en unos 7 años.

Un futuro incierto

Sumando las reservas actuales de ²³⁸Pu de la NASA, y lo que planea producir el Departamento de Defensa, se tiene combustible suficiente para llevar a cabo dos misiones cada década, durante los próximos 20 años. Obviamente, peor es nada. Pero esto indica claramente cómo de limitante resulta el factor del combustible de cara a la exploración del espacio.

Con todo esto, se puede entender por qué la misión Rosetta no era una candidata apta para un RTG. La Agencia Espacial Europea (ESA) habría tenido que comprar ²³⁸Pu a Rusia o a Estados Unidios, ninguno de los cuales tiene muchas ganas de deshacerse de su preciado recurso. Y los paneles solares eran la última opción, tal y como sucedió con la misión New Horizons de la NASA con destino a Plutón, donde está demasiado oscuro como para depender de la energía solar.

 La Guerra Fría dió el pistoletazo de salida a la exploración del espacio, y es el combustible fabricado en esa era lo que aún permite operar las modernas aeronaves. Los lazos históricos son difíciles de olvidar, pero no es menos cierto que ese gris período que fue la Guerra Fría y los desatres subsiguientes que derivaron de la producción de combustible nuclear, nos han dado al menos la oportunidad de trascender la pequeñez de nuestro mundo para enfrascarnos en un  fascinante viaje hacia la inmensidad del espacio.