Un cohete radioisotópico o cohete térmico radioisotópico es un tipo de motor de cohete térmico que utiliza el calor generado por la desintegración de elementos radiactivos para calentar un fluido de trabajo , que luego se expulsa a través de una boquilla de cohete para producir empuje . Son similares en naturaleza a los cohetes térmicos nucleares como NERVA , pero son considerablemente más simples y a menudo no tienen partes móviles. Alternativamente, los radioisótopos se pueden utilizar en un cohete eléctrico radioisotópico , [1] en el que la energía de la desintegración nuclear se utiliza para generar la electricidad utilizada para alimentar un sistema de propulsión eléctrica .
La idea básica es un desarrollo de los sistemas de generador termoeléctrico de radioisótopos existentes , o RTG, en los que el calor generado por la descomposición del combustible nuclear se utiliza para generar energía. En la aplicación de cohetes, se elimina el generador y, en su lugar, se utiliza el fluido de trabajo para producir empuje directamente. En este sistema son posibles temperaturas de aproximadamente 1.500 a 2.000 °C (2.700 a 3.600 °F), lo que permite impulsos específicos de aproximadamente 700 a 800 segundos (7 a 8 kN·s/kg), aproximadamente el doble de los mejores motores químicos, como el motor principal del transbordador espacial LH2 - LOX .
Sin embargo, la cantidad de energía generada por tales sistemas es típicamente bastante baja. Mientras que se puede esperar que el sistema de reactor "activo" completo en un cohete nuclear térmico genere más de un gigavatio, un generador de radioisótopos podría alcanzar los 5 kW. Esto significa que el diseño, aunque altamente eficiente, puede producir niveles de empuje de quizás 1,3 a 1,5 N (0,29 a 0,34 lbf), lo que los hace útiles solo para propulsores. Para aumentar la potencia para misiones de duración media, los motores normalmente utilizarían combustibles con una vida media corta, como el polonio-210 , a diferencia del RTG típico que utilizaría un combustible de vida media larga, como el plutonio-238, para producir una potencia más constante durante períodos de tiempo más largos. [2]
Otro inconveniente del uso de radioisótopos en cohetes es la imposibilidad de modificar la potencia de funcionamiento. El radioisótopo genera constantemente calor que debe disiparse de forma segura cuando no está calentando un propulsor. Los reactores, por otro lado, pueden regularse o apagarse según se desee.
TRW mantuvo un programa de desarrollo bastante activo conocido como Poodle desde 1961 hasta 1965, y hoy en día los sistemas todavía se conocen a menudo como propulsores Poodle . El nombre era un juego de palabras con los sistemas más grandes que se estaban desarrollando en el marco del Proyecto Rover , que condujo a NERVA. En abril de 1965, hicieron funcionar su motor de prueba durante 65 horas a unos 1.500 °C (2.700 °F), produciendo un impulso específico de 650 a 700 segundos (6,5 a 7 kN·s/kg).
Incluso sin un escape, la presión fotónica de la energía emitida por una fuente térmica puede producir empuje, aunque en una cantidad extremadamente pequeña. Un ejemplo famoso de empuje de una nave espacial debido a la presión fotónica fue la anomalía Pioneer , en la que los fotones de la fuente de radioisótopos a bordo provocaron una aceleración minúscula pero medible de la nave espacial Pioneer.
Un fenómeno similar ocurrió en la nave espacial New Horizons ; los fotones (infrarrojos térmicos) del RTG, reflejados desde la antena de la nave espacial, produjeron un empuje muy pequeño que hizo que la nave espacial se desviara ligeramente de su curso. [3]