Cómo será el cohete de propulsión nuclear que viajaría a Marte

El impulso hacia una nueva era en la exploración espacial parece haber encontrado un aliado inesperado en una tecnología que, hasta hace poco, parecía reservada a la ciencia ficción: la fusión nuclear.

El anuncio del desarrollo del cohete Sunbird, por parte de la startup británica Pulsar Fusion, reconfigura las expectativas sobre el futuro de los viajes interplanetarios, especialmente en lo que respecta a uno de los destinos más codiciados y desafiantes para la humanidad: Marte.

El planeta rojo ocupa desde hace décadas un lugar central en los planes de agencias espaciales y empresas privadas. La NASA prevé lanzar una misión tripulada en algún momento de la próxima década, aunque todavía no hay una fecha oficial, la cautela no es casual ya que el camino hacia Marte está plagado de obstáculos técnicos y logísticos.

Uno de los más críticos es, sin duda, el tiempo de viaje. Las tecnologías actuales, basadas en la propulsión química, demandan entre siete y nueve meses para llegar al planeta vecino. Esta duración no solo representa una exigencia física extrema para los astronautas, sino que también multiplica los recursos necesarios para garantizar su seguridad.

En este contexto, la aparición de una alternativa concreta y radicalmente más eficiente despierta entusiasmo. El concepto de propulsión mediante fusión nuclear, que Pulsar Fusion propone concretar con su cohete Sunbird, mediante el apoyo de la Agencia Espacial de Reino Unido, podría reducir ese tiempo a la mitad.

No se trata de una mera estimación optimista. Si la física sobre la que se apoya el diseño resulta funcional en condiciones reales, los viajes a Marte podrían realizarse en tan solo tres meses, acercando la posibilidad de una misión tripulada a un escenario más manejable y menos costoso.

Richard Dinan, fundador y director ejecutivo de Pulsar Fusion, plantea una visión donde la fusión nuclear no solo es viable, sino incluso más lógica en el espacio que en la Tierra. “Es muy poco natural realizar la fusión en la Tierra. La fusión no quiere funcionar en una atmósfera. El espacio es un lugar mucho más lógico y sensato para la fusión, porque es ahí donde se espera que ocurra de todos modos”, explicó.

A diferencia de la fisión, utilizada en los reactores actuales, la fusión no implica la ruptura de núcleos pesados, sino la unión de núcleos ligeros, como los del hidrógeno. Este proceso, que tiene lugar de manera natural en el interior del Sol y las estrellas, libera una cantidad de energía muy superior a la que genera la fisión, y no deja tras de sí residuos radiactivos peligrosos.

“El Sol y las estrellas son reactores de fusión. Son hornos de elementos: transforman el hidrógeno en helio, y luego, al morir, crean los elementos pesados que lo componen todo”, agregó Dinan.

La idea de Pulsar es utilizar esta reacción controlada para propulsar naves espaciales. El dispositivo Sunbird se diseñó con un enfoque novedoso. No busca generar electricidad, como los proyectos terrestres, sino simplemente proporcionar empuje. Para ello, en lugar de los tradicionales reactores circulares, que intentan contener las partículas para aprovechar su energía, se propone un sistema lineal. Las partículas que se liberan en la reacción son expulsadas para generar impulso, convirtiendo la fusión en un motor nuclear directo.

Uno de los elementos clave en este diseño es el helio-3, un isótopo raro en la Tierra, pero potencialmente abundante en la Luna. Este combustible permitiría una reacción que genera protones, en lugar de neutrones, lo que facilita su aprovechamiento como propulsor. “Sunbird en su lugar utilizaría un tipo de combustible más caro llamado helio-3 para producir protones, que pueden usarse como un ‘escape nuclear’ para proporcionar propulsión”, explicó Dinan.

Desafíos de ingeniería a gran escala

El desarrollo no está exento de dificultades. Pulsar Fusion enfrenta desafíos de ingeniería de gran magnitud. A pesar de ello, proyecta realizar su primera prueba en órbita en 2027. No será un cohete completo, sino un experimento de fusión lineal para validar el concepto. La empresa calcula que la misión costará cerca de 70 millones de dólares. Si la demostración resulta exitosa y consigue la financiación necesaria, el primer Sunbird funcional podría estar listo en un plazo de cuatro a cinco años.

Una de las novedades más destacadas del proyecto es su enfoque modular. Los Sunbirds estarían disponibles en el espacio, en estaciones situadas en la órbita baja de la Tierra y en las cercanías de Marte. De ese modo, las naves espaciales podrían acoplarse a estos propulsores y utilizarlos solo durante los tramos más largos del trayecto.

“Se apagan los motores de combustión ineficientes y se utiliza la fusión nuclear durante la mayor parte del viaje. Idealmente, habría una estación cerca de Marte y otra en la órbita baja de la Tierra, y los Sunbirds simplemente irían y volverían”, describió Dinan.

Con esta infraestructura, se abrirían nuevas posibilidades para las misiones interplanetarias. Según las estimaciones de Pulsar Fusion, Sunbird podría enviar hasta dos toneladas de carga a Marte en menos de cuatro meses. También permitiría desplegar sondas en Júpiter o Saturno en plazos de entre dos y cuatro años, considerablemente menores que los tiempos actuales. Una misión de ida y vuelta a un asteroide cercano a la Tierra, que hoy requeriría tres años, podría reducirse a solo uno y medio.

Estas mejoras no pasan desapercibidas para la comunidad científica. Aaron Knoll, experto en propulsión de plasma en el Imperial College de Londres, observa con interés el desarrollo de la fusión como tecnología espacial. “Aunque aún faltan algunos años para que la energía de fusión sea una tecnología viable para la generación de energía en la Tierra, no tenemos que esperar para empezar a utilizar esta fuente de energía para la propulsión de naves espaciales”, afirma.

Knoll destacó que, a diferencia de lo que ocurre en la Tierra, donde la energía generada debe superar a la invertida, en una nave espacial toda energía producida es útil. Incluso si el balance energético fuera negativo, cualquier cantidad adicional de empuje mejoraría la eficiencia del sistema. La clave está en que el objetivo no es alimentar ciudades o industrias, sino impulsar una nave con el menor peso y recursos posibles.

¿Por qué la propulsión nuclear cambiaría las misiones a Marte?

Los motores actuales se basan en la combustión química. Utilizan reacciones entre propelentes ligeros, como el hidrógeno, y un oxidante, lo que genera el empuje necesario. Aunque eficaces, estas tecnologías tienen límites físicos y logísticos que no pueden ignorarse. El peso del combustible, la complejidad del transporte y la duración de los trayectos obligan a pensar en alternativas más veloces y eficientes.

El impulso térmico nuclear, una variante basada en fisión, también está en desarrollo. Este tipo de propulsión podría reducir el tiempo a Marte a unos tres o cuatro meses, con el beneficio adicional de exigir menos recursos a bordo. La NASA y General Atomics ya trabajan en esta línea, con planes de prueba para 2027.

Los investigadores del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia, diseñaron un sistema de radiadores ensamblados modulares para vehículos de propulsión eléctrica nuclear (Marvl, por sus siglas en inglés), que actualmente están probando. Su objetivo es tomar un elemento crítico de la propulsión eléctrica nuclear, su sistema de disipación de calor, y dividirlo en componentes más pequeños que se puedan ensamblar de forma robótica y autónoma en el espacio. En otras palabras, la nave se terminaría de armar fuera de la Tierra.

“Los vehículos existentes no han considerado el ensamblaje en el espacio durante el proceso de diseño, por lo que aquí tenemos la oportunidad de decir: ‘Vamos a construir este vehículo en el espacio. ¿Cómo lo hacemos? ¿Y qué aspecto tendrá el vehículo?’ Va a ampliar lo que pensamos sobre la propulsión nuclear”, señaló Julia Cline, mentora del proyecto en la Dirección de Investigación de la NASA Langley.

Bhuvana Srinivasan, profesora de Aeronáutica y Astronáutica en la Universidad de Washington, coincide en que esta tecnología nuclear tiene potencial revolucionario. Según ella, incluso una misión lunar podría beneficiarse de esta propulsión. “Sería sumamente beneficiosa incluso para un viaje a la Luna, ya que podría proporcionar los medios para desplegar una base lunar completa con tripulación en una sola misión”.

También plantea que el acceso al helio-3 lunar podría cambiar el panorama energético terrestre, si se desarrollara una base en la Luna. “Si podemos construir una base lunar que pueda ser un punto de lanzamiento para la exploración del espacio profundo, tener acceso a una posible reserva de helio-3 podría ser invaluable”, explicó.

“La exploración de planetas, lunas y sistemas solares más lejanos es fundamental para nuestra naturaleza curiosa y exploratoria como humanos y también puede generar importantes beneficios financieros y sociales de maneras que aún no percibimos”, concluyó Srinivasan.

Con vistas a concretar su proyecto en 2027, Pulsar Fusion espera marcar un hito con su primer experimento de fusión en órbita. Si lo consigue, no solo habrá demostrado la viabilidad de un nuevo tipo de motor espacial, sino que habrá dado un paso clave hacia una nueva etapa en la exploración del Sistema Solar.