<\/strong>Foguetes termonucleares n\u00e3o s\u00e3o uma tecnologia nova. Na verdade, pesquisadores come\u00e7aram a discutir a possibilidade de usar energia nuclear para impulsionar foguetes e aeronaves l\u00e1 atr\u00e1s, em 1942, ap\u00f3s Enrico Fermi ser sucesso com testes de reatores de fiss\u00e3o. Em 1944, equipes do Laborat\u00f3rio de Metalurgia da Universidade de Chicago e do Laborat\u00f3rio Nacional Los Alamos desenvolveram um design inicial termonuclear que usava um reator de fiss\u00e3o para superaquecer g\u00e1s hidrog\u00eanio que ent\u00e3o escaparia por um pequeno bico e geraria o impulso. Como combust\u00edvel nuclear \u00e9 107 vezes mais denso em energia do que o qu\u00edmico e foguetes similarmente poderosos pesariam cerca de metade, os foguetes termonucleares (NTR, na sigla em ingl\u00eas) podem transportar carga para alimentar de 1:1 a at\u00e9 7:1 especialmente quando usadas em est\u00e1gio superior. O design gerou interesse das for\u00e7as a\u00e9reas dos Estados Unidos (USAF), que conduziram testes no Laborat\u00f3rio Nacional de Oak Ridge entre 1947 e 1949. <\/p>\n
O desenvolvimento desta tecnologia ficou parado por alguns anos antes de Los Alamos come\u00e7ar o desenvolvimento do ICBM movido a tecnologia nuclear em 1955 e expandir a motores a jato nucleares em 1956. Mas em 1957, a USAF determinou que a tecnologia n\u00e3o era adequada para uso militar, e no lugar recomendou as tecnologias n\u00e3o-nucleares fossem transferidas para a rec\u00e9m-formada National Aeronautics and Space Administration (a NASA!) e assim come\u00e7ou o Projeto Rover. <\/p>\n
O Projeto Rover durou de 1955 at\u00e9 o seu cancelamento em 1972, e em 1961 j\u00e1 tinha se desenvolvido t\u00e3o r\u00e1pido e sido t\u00e3o bem sucedido que o Centro de Voos Espaciais Marshall come\u00e7ou a fase barulho sobre ser autorizado a usar um em um RIFT (teste de reator durante um voo) em 1964, um marco de desenvolvimento que permitiria a constru\u00e7\u00e3o e lan\u00e7amento do est\u00e1gio final do prot\u00f3tipo. Em resposta, o Escrit\u00f3rio de Propuls\u00e3o Nuclear Espacial foi criado em 1961 para observar e planejar opera\u00e7\u00f5es assim como facilitar a coopera\u00e7\u00e3o entre a NASA, que estava focada em sistemas de voo e design de motores, e a Comiss\u00e3o de Energia At\u00f4mica, que desenvolveu a tecnologia do reator. O primeiro diretor do escrit\u00f3rio foi H. B. \u201cHarry\u201d Finger, n\u00e3o pensada nos absurdos do RIFT, no entanto, e adiou o lan\u00e7amento, exigindo um rigoroso conjunto de m\u00e9tricas de desempenho a ser atingido antes dos motores sa\u00edrem do ch\u00e3o. <\/p>\n
Do lado da NASA, o Projeto NERVA tinha a miss\u00e3o espec\u00edfica de criar um motor digno para o espa\u00e7o, poss\u00edvel para uma miss\u00e3o e, mais importante, realmente termonuclear. Os mais de 20 designs de foguetes diferentes produzidos nestes 17 anos constitu\u00edram em v\u00e1rias etapas: o Kiwi, um prot\u00f3tipo que n\u00e3o foi feito com o intuito de voar foi desenvolvido entre 1955 e 1964. o maior e intermedi\u00e1rio Phoebus foi desenvolvido entre 1964 e 1969; e o Pewee, que funcionou entre 1970 e 1971 at\u00e9 ser substitu\u00eddo pelo design de fornalha nuclear. A s\u00e9rie de foguetes nucleares experimentais viu um desenvolvimento simult\u00e2neo entre as plataformas Phoebus e Pewee entre 1964 e 1968. <\/p>\n
Um par de reatores nucleares para cada modelo foi desenvolvido no s\u00edtio Pajarito de Los Alamos \u2013 um para experimentos cr\u00edticos, um estado em que o reator passa por uma rea\u00e7\u00e3o de fiss\u00e3o a temperaturas baixas o suficiente para gerar efeitos t\u00e9rmicos insignificantes, e um para testes com for\u00e7a total no s\u00edtio remoto de Nevada (o que ajudava quando os motores testados explodiam e espalhavam material nuclear ao retor do lugar). O complexo super-secreto Sigma ficou com a produ\u00e7\u00e3o de plut\u00f4nio-238, um primo n\u00e3o-fissur\u00e1vel do Plut\u00f4nio-239 usado nas bombas nucleares lan\u00e7adas no Jap\u00e3o.<\/p>\n
![\"\"](\"\/site\/userfiles\/nasa(1).jpg\")
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\nAs primeiras vers\u00f5es do modelo de teste KIWI foram disparadas pela primeira vez no meio de 1959. Composto por uma pilha de placas de \u00f3xido de ur\u00e2nio n\u00e3o revestido mergulhados em hidrog\u00eanio l\u00edquido, era um motor apenas nas mais remotas defini\u00e7\u00f5es, mas produzia impressionantes 70 MW de eletricidade e gerava exaust\u00e3o de 2683 graus Kelvin. A segunda vers\u00e3o, o KIWI B, trocou as placas de ur\u00e2nio por pequenas bolas feitas de di\u00f3xido de ur\u00e2nio, suspenso em uma matriz de grafite, revestida com carboneto de ni\u00f3bio. Hidrog\u00eanio l\u00edquido fluiu atrav\u00e9s destes feixes para gerar exaust\u00e3o. Al\u00e9m da eletricidade e impuls\u00e3o, os primeiros designs de KIWI tinham falhas que nunca foram resolvidas at\u00e9 o fim do programa. Uma delas era que eles sacudiam e vibravam \u2013 muito. O suficiente para quebrar os pacotes de combust\u00edvel, tornando-os in\u00fateis. Tamb\u00e9m eram t\u00e3o quentes que o vapor super-aquecido corro\u00eda as paredes do reator. <\/p>\n
O perigo de uma falha catastr\u00f3fica conhecida como uma brecha de conten\u00e7\u00e3o era muito real durante o teste. Estas falhas \u2013 causadas por sondas impactando no solo, fuga de fiss\u00e3o ou falhas de projeto \u2013 tanto na atmosfera quanto em \u00f3rbita poderiam fazer chover radia\u00e7\u00e3o em uma enorme parte de terra. Ent\u00e3o em 1965, os pesquisadores explodiram propositalmente um reator KIWI no meio de Jackass Flats, parte do s\u00edtio de testes de Nevada. A explos\u00e3o resultante despejou precipita\u00e7\u00e3o para matar tudo a 160 metros e envenenar tudo at\u00e9 600 metros de dist\u00e2ncia. A quantidade de precipita\u00e7\u00e3o depende do formato do combust\u00edvel que o motor roda, com barras de combust\u00edvel s\u00f3lido e esferas enterradas em matrizes de carbono espalhando mais radia\u00e7\u00e3o que as contrapartes l\u00edquidas e gasosas.<\/p>\n
![\"\"](\"\/site\/userfiles\/nasa_2(7).jpg\")
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Ap\u00f3s cinco anos de desenvolvimento do KIWI, a NASA se voltou para um motor muito maior, a s\u00e9rie Phoebus. O teste inicial do foguete em 1959 produziu 1064 MW de for\u00e7a e 2370 graus Kelvin de exaust\u00e3o em 10 minutos. Estas estat\u00edsticas saltaram para 1500 MW em 30 minutos em 1967 e ganharam o t\u00edtulo de \u201co mais potente reator nuclear j\u00e1 produzido\u201d quando o Phoebus A-2 liberou incr\u00edveis 4000 MW de carga el\u00e9trica em apenas 12 minutos. Isso \u00e9 4GW de energia, equivalente \u00e0 produ\u00e7\u00e3o total de Chernobyl \u2013 suficiente para iluminar 3 milh\u00f5es de casas \u2013 gerado em um quarto de hora. <\/p>\n
Na outra extremidade de escala de poder estava os modelos stout de 500MW baseados nos desenhos originais do KIWI. Eles foram criados para testar um novo revestimento de carboneto de zirc\u00f4nio para substituir o carboneto de ni\u00f3bio original. Eles tamb\u00e9m foram usados como base para o moderno design de 11 toneladas de foguete termonuclear feito pela NERVA conhecido como NDR. O design do Pewee reduziu a corros\u00e3o causada pelo combust\u00edvel em fator tr\u00eas. Durante este tempo, a NASA tamb\u00e9m testou diferentes designs de foguete resfriados com \u00e1gua, conhecido como NF-1.<\/p>\n
![\"\"](\"\/site\/userfiles\/nasa_3(3).jpg\")
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\nOutro desdobramento dos projetos originais KIWI foi o NERVA NRX, que come\u00e7ou a ser testado em 1964 e evoluiu para o NERVA NRX\/XE \u2013 um foguete nuclear pr\u00f3ximo de estar pronto para voar. O escrit\u00f3rio de assuntos espaciais testou o motor XE 28 vezes em 1968, lan\u00e7ando em uma c\u00e2mara de baixa press\u00e3o para imitar os efeitos do v\u00e1cuo do espa\u00e7o. Em todo os testes, o motor gerou mais de 1100MW de energia assim como 334kN de impuls\u00e3o \u2013 o que o escrit\u00f3rio exigia ser atingido antes de permitir um lan\u00e7amento, assim como a quantidade que a ag\u00eancia precisava para efetivamente levar astronautas para Marte. Durante o teste, o motor rodou por mais de duas horas no total, 28 deles com for\u00e7a m\u00e1xima, e s\u00f3 parou quando queimou todos os 17kg de combust\u00edvel. <\/p>\n
Este sucesso, em combina\u00e7\u00e3o com Los Alamos resolvendo tr\u00eas problemas de materiais, criaram uma grande quantidade de potenciais usu\u00e1rios dos novos foguetes nucleares. Alguns deles queriam substituir os propulsores J-2 usados no segundo e quarto est\u00e1gio do Saturn I e IV. Outros queriam eles sendo usados como \u201creboques espaciais\u201d, pegando objetos da \u00f3rbita e lugares mais altos. Infelizmente, nenhuma dessas ideias saiu do papel j\u00e1 que todo o projeto foi cancelado no fim de 1972, efetivamente na primavera de 1973. <\/p>\n
Os Estados Unidos j\u00e1 tinham colocado um homem na Lua naquele momento, a era Apollo estava sendo substitu\u00edda pela era Shuttle, a opini\u00e3o p\u00fablica estava come\u00e7ando a se voltar contra a tecnologia nuclear, o Congresso tinha perdido os nervos quando encontrou os efeitos que uma miss\u00e3o tripulada para Marte fariam no or\u00e7amento nacional. E sem uma miss\u00e3o para Marte, n\u00e3o havia motivos para o desenvolvimento do NTR. Ent\u00e3o mesmo atingindo todas as m\u00e9tricas exigidas, exceto duas \u2013 reiniciar 60 vezes e rodar um total de dez horas \u2013 o projeto foi encerrado. <\/p>\n
Como os foguetes termonucleares funcionam <\/p>\n
Todos os foguetes Rover\/NERVA rodaram com plut\u00f4nio-238, um is\u00f3topo n\u00e3o-fissur\u00e1vel com meia-vida de 80 anos. Com uma meia-vida curta e a relativa dificuldade de separar os is\u00f3topos espec\u00edficos do plut\u00f4nio natural, o Pu-238 \u00e9 normalmente sintetizado usando o mesmo m\u00e9todo originalmente desenvolvido pelos pesquisadores Glenn T. Seabord e Edwin McMillan em 1940 \u2013 bombardear uma amostra de Ur\u00e2nio-238 com deut\u00e9rio. <\/p>\n
O plut\u00f4nio \u00e9 uma commodity valiosa para a explora\u00e7\u00e3o espacial onde quantidades insuficientes de luz solar tornam os pain\u00e9is solares in\u00fateis. O gerador termoel\u00e9trico de radiois\u00f3topo (RTG) da NASA rodam com Pu-238. Enquanto o plut\u00f4nio \u00e9 um condutor fraco de eletricidade, sua emiss\u00e3o de part\u00edculas alfa como parte do seu processo de deterioriza\u00e7\u00e3o gera uma grande quantidade de calor para rodar o RTG. As famosas sondas Voyager, a nave espacial Cassini e a Curiosity e a nova sonda New Horizon todas dependem de energia nuclear para as opera\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
![\"\"](\"\/site\/userfiles\/nasa_4(2).jpg\")
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N\u00facleo S\u00f3lido <\/p>\n
O mais simples design de n\u00facleo usa combust\u00edvel s\u00f3lido (como as placas do KIWI e do Phoebus) para superaquecer o hidrog\u00eanio. A quantidade de calor, e consequentemente a impuls\u00e3o que este design consegue produzir varia de 22 graus K para mais de 3000 graus K e s\u00f3 \u00e9 limitado pelo ponto de fus\u00e3o dos componentes do reator ao redor. Trabalhando com propulsores de hidrog\u00eanio l\u00edquido, um n\u00facleo s\u00f3lido consegue produzir um impulso espec\u00edfico de 950 a 1000 segundos \u2013 o dobro do que o motor principal da Space Shuttles faz. <\/p>\n
N\u00facleo L\u00edquido <\/p>\n
Se, em vez de enterrar o combust\u00edvel nuclear em matrizes de grafite, as pastilhas de combust\u00edvel fossem misturadas diretamente no l\u00edquido em si, o motor resultante seria capaz de gerar temperaturas al\u00e9m do ponto de fus\u00e3o do combust\u00edvel nuclear \u2013 teoricamente, pelo menos. Ningu\u00e9m \u00e9 capaz de criar um desses. Prender o combust\u00edvel radioativo no motor enquanto permite que o flu\u00eddo saia \u00e9 bem dif\u00edcil, no entanto, projetos de rota\u00e7\u00e3o usam a for\u00e7a centr\u00edpeta para separar os dois e t\u00eam se mostrado uma grande promessa. <\/p>\n
N\u00facleo gasoso <\/p>\n
Um reator de n\u00facleo gasoso \u00e9 mais dif\u00edcil do que um l\u00edquido, exigindo um bolso rotativo de g\u00e1s ur\u00e2nio rodeado por vapor de hidrog\u00eanio. J\u00e1 que o combust\u00edvel n\u00e3o entraria em contato com as paredes quentes da c\u00e2mara, ele seria intensamente quente (na magnitude de muitas dezenas de milhares de graus K) e produziria 30 a 50kN em 3000 a 5000 segundos.
\nNASA vai de volta para o futuro <\/p>\n
Ap\u00f3s um hiato de algumas d\u00e9cadas, tanto a NASA quando a Ag\u00eancia Espacial Federal Russa (que desenvolveu muitos dos seus pr\u00f3prios NTRs durante a guerra fria mas nunca testou fisicamente nenhum deles) anunciaram em abril de 2012 que reviveriam a tecnologia de foguetes termonucleares e coordenariam um projeto conjunto de US$ 600 milh\u00f5es com potencial envolvimento de Fran\u00e7a, Reino Unido, Alemanha, China e Jap\u00e3o. <\/p>\n
O Centro de Voo Espacial Marshall tamb\u00e9m est\u00e1 preparando o seu pr\u00f3prio Est\u00e1dio de Propuls\u00e3o Criog\u00eanica Nuclear como parte do futuro Sistema de Lan\u00e7amento Espacial. Este est\u00e1gio seria super-refrigerado pelo fornecimento de combust\u00edvel hidrog\u00eanio l\u00edquido e seria incapaz de iniciar uma rea\u00e7\u00e3o de fiss\u00e3o at\u00e9 estar seguramente fora da atmosfera. No entanto, j\u00e1 que os testes acima do solo foram universalmente banidos desde a \u00faltima vez que a NASA mexeu com NTRs, pesquisadores est\u00e3o usando um simulador chamado NTREES. Este modelo pode simular as intera\u00e7\u00f5es entre v\u00e1rios componentes de um motor NTR, permitindo que cientistas aperfei\u00e7oem os designs e aspectos de engenharia sem o risco de espalhar uma chuva nuclear. <\/p>\n
A informa\u00e7\u00e3o que ganhamos usando esta instala\u00e7\u00e3o para teste vai permitir que engenheiros criem elementos eficientes e sistemas de propuls\u00e3o nuclear\u201d, diz o pesquisador da NASA na instala\u00e7\u00e3o NTREES, Bill Emrich. \u201c\u00c9 a nossa esperan\u00e7a que isso permita desenvolver um motor de foguete nuclear confi\u00e1vel e de custo efetivo em um futuro n\u00e3o muito distante.\u201d <\/p>\n
Al\u00e9m de desenvolver tecnologias revolucion\u00e1rias de motores, a NASA tamb\u00e9m est\u00e1 encarando uma esp\u00e9cie de falta de combust\u00edvel. Os Estados Unidos n\u00e3o produzem plut\u00f4nio-238 desde os anos 1980 e os estoques existentes s\u00e3o usados para RTGs. Algumas estimativas dizem que todo o suprimento acabar\u00e1 at\u00e9 o fim desta d\u00e9cada. <\/p>\n
\u00c9 por isso que a NASA n\u00e3o est\u00e1 perdendo tempo e anunciou que o DoE vai produzir Pu-238 novamente a partir de 2017. \u201cN\u00f3s vamos iniciar o projeto de produ\u00e7\u00e3o de plut\u00f4nio\u201d, disse Wade Caroll, diretor-adjunto de sistemas de energia de defesa e espa\u00e7o. \u201cProvavelmente vai levar de cinco a seis anos at\u00e9 o pr\u00f3ximo plut\u00f4nio estar dispon\u00edvel.\u201d <\/p>\n
Os planos do DoE s\u00e3o de produzir um total de at\u00e9 1,8kg do is\u00f3topo anualmente, o suficiente para satisfazer as nossas miss\u00f5es rob\u00f3ticas planet\u00e1rias. Tudo o que precisamos agora \u00e9 uma espa\u00e7onave interplanet\u00e1ria. Nenhum problema.<\/p>\n
Autor: GizModo<\/b><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
As primeiras pessoas a pisarem em Marte n\u00e3o chegar\u00e3o l\u00e1 a bordo de foguetes movidos a compostos qu\u00edmicos como os que levaram a tripula\u00e7\u00e3o da Apollo 11 para a Lua \u2013 eles simplesmente n\u00e3o s\u00e3o o suficiente para gerar o impulso necess\u00e1rio para chegar ao planeta vermelho antes de expor sua tripula\u00e7\u00e3o a meses de […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":23261,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6,40],"tags":[],"class_list":{"0":"post-23260","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-noticias","8":"category-tecnologia"},"yoast_head":"\n