L3Harris Technologies, una destacada empresa estadounidense, anunció que ha culminado el diseño de una innovadora fuente de energía nuclear destinada a futuras misiones espaciales de la NASA. Este avance representa un paso fundamental en la tecnología de energía para naves espaciales.
El generador termoeléctrico de radioisótopos de nueva generación, conocido como Next Gen RTG, superó su revisión de diseño crítico el 2 de abril, abriendo las puertas a una nueva era de exploración en el sistema solar exterior. Históricamente, la comunidad espacial se ha apoyado en sistemas de energía fotovoltaica, una tecnología que se desarrolló originalmente para aplicaciones espaciales y que ha encontrado múltiples usos en la Tierra. Sin embargo, estos sistemas presentan limitaciones severas para misiones a lugares lejanos como el sistema solar exterior, ya que la energía solar disponible disminuye drásticamente con la distancia al sol. Por ejemplo, en Saturno, la densidad de energía solar es cien veces menor que en la Tierra.
Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) convierten el calor generado por la descomposición radiactiva del plutonio-238 en electricidad y han estado en uso durante más de 60 años. Versiones anteriores continúan suministrando energía a las sondas gemelas Voyager de la NASA, lanzadas en 1977 y que actualmente se encuentran viajando en el espacio interestelar. El Next Gen RTG es una evolución de los RTG de fuente de calor de propósito general que alimentaron la sonda Cassini de Saturno y, más recientemente, la sonda New Horizons, que realizó un sobrevuelo de Plutón en 2015 y ahora explora el Cinturón de Kuiper, una región distante de escombros helados y planetas enanos más allá de la órbita de Neptuno.
A diferencia de los RTG Multi-Misión construidos por L3Harris, que actualmente alimentan los rovers Curiosity y Perseverance en Marte, los Next Gen RTG están optimizados para operar en el vacío del espacio, en lugar de en la superficie de un planeta. Este diseño optimizado para el vacío permite una generación de energía y un rechazo de calor más eficientes en el entorno del espacio profundo, donde misiones como la sonda de Urano llevarán a cabo sus operaciones. Como resultado, el Next Gen RTG ofrece una mayor producción de energía manteniendo un peso similar al de los RTG Multi-Misión.
Con la capacidad de generar aproximadamente 250 vatios de energía al inicio de su vida útil, cada Next Gen RTG proporcionará energía confiable y de larga duración para las naves espaciales que exploren las regiones más remotas del sistema solar. En 2021, el Laboratorio Nacional de Idaho, parte del Departamento de Energía de EE. UU., contrató a L3Harris para restablecer las tecnologías clave del sistema heredado y actualizar el diseño en respuesta al creciente interés por nuevas misiones en el espacio profundo. Se espera que el contrato finalice en 2027, con una revisión de preparación para producción que verifique que el sistema de nueva generación puede ser construido utilizando los materiales y componentes que se han restablecido.
“Estamos demostrando que podemos hacerlo nuevamente”, afirmó Leo Gard, gerente del programa de Propulsión Espacial y Sistemas de Energía en L3Harris. “Si bien no construimos los generadores originales, hemos reconstruido con éxito la documentación incompleta e identificado equivalentes modernos para componentes obsoletos a través de la resolución creativa de problemas”.
Bill Sack, gerente general de RocketWorks y Sistemas de Energía en L3Harris, agregó: “Superar la revisión de diseño crítico es un hito importante porque valida que nuestro diseño cumple con todos los requisitos técnicos y puede ser fabricado. También demuestra que hemos restablecido con éxito esta capacidad crítica tras años de producción limitada”.
“El Next Gen RTG representa un avance significativo en eficiencia. Estamos entregando más energía en el mismo volumen de masa, lo cual es crucial cuando cada kilogramo cuenta para las misiones en el espacio profundo”, añadió Sack.
Como contratista principal del programa Next Gen RTG, L3Harris es responsable de la estructura principal y la integración general del sistema. Teledyne Energy Systems Inc., de Hunt Valley, Maryland, produce los pares termoeléctricos que convierten el calor en electricidad, mientras que BAE Systems Space and Mission Systems, en Boulder, Colorado, se encarga del aislamiento. Las unidades de vuelo podrían alimentar sondas espaciales de la NASA a partir de principios de la década de 2030, incluyendo una propuesta de sonda de Urano que utilizaría dos Next Gen RTG para energía y para mantener sus componentes sensibles a la temperatura lo suficientemente cálidos para operar en el entorno gélido del sistema solar exterior. Esta capacidad de doble propósito hace que los RTG sean indispensables para tales misiones.
L3Harris también mencionó que, más allá de la sonda de Urano, estos sistemas de energía podrían habilitar: misiones extendidas a Neptuno y su luna Tritón; exploradores de objetos del Cinturón de Kuiper que pueden ir más allá del alcance de la sonda New Horizons; misiones de larga duración a las lunas de los planetas exteriores; y misiones precursoras interestelares que se adentren aún más que las Voyager 1 y 2.
