Un cohete radioisótopo o cohete térmico radioisótopo 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, se pueden utilizar radioisótopos en un cohete eléctrico de radioisótopos , [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 existentes de generador termoeléctrico de radioisótopos , o RTG, en los que el calor generado por el combustible nuclear en descomposición se utiliza para generar energía. En la aplicación del cohete, se retira el generador y el fluido de trabajo se utiliza para producir empuje directamente. En este sistema son posibles temperaturas de aproximadamente 1500 a 2000 °C, lo que permite impulsos específicos de aproximadamente 700 a 800 segundos (7 a 8 kN·s/kg), aproximadamente el doble que los mejores motores químicos como el LH2 - LOX Space. Motor principal del transbordador .
Sin embargo, la cantidad de energía generada por dichos sistemas suele ser bastante baja. Mientras que se puede esperar que el sistema de reactor "activo" completo de un cohete nuclear térmico genere más de un gigavatio, un generador de radioisótopos podría generar 5 kW. Esto significa que el diseño, si bien es muy eficiente, puede producir niveles de empuje de quizás 1,3 a 1,5 N, lo que los hace útiles sólo 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 típico RTG que utilizaría un combustible de vida media larga, como el plutonio-238, en para producir energía más constante durante períodos de tiempo más largos. [2]
Otro inconveniente del uso de radioisótopos en cohetes es la imposibilidad de cambiar la potencia operativa. El radioisótopo genera constantemente calor que debe disiparse de forma segura cuando no calienta un propulsor. Los reactores, por el contrario, pueden estrangularse o pararse según se desee.
TRW mantuvo un programa de desarrollo bastante activo conocido como Poodle de 1961 a 1965, y hoy en día los sistemas todavía se conocen 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 banco de pruebas durante 65 horas a aproximadamente 1500 °C, 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 de los fotones fue la anomalía Pioneer , en la que los fotones de la fuente de radioisótopos a bordo provocaron una aceleración pequeña pero mensurable de la nave espacial Pioneer.
Un fenómeno similar ocurrió en la nave espacial New Horizons ; Los fotones (infrarrojos térmicos) del RTG, reflejados por la antena de la nave espacial, produjeron un empuje muy pequeño que impulsó a la nave ligeramente fuera de su rumbo. [3]