La energía nuclear tiene todas las papeletas para marcar el futuro de la exploración espacial. Y es que, más allá de los paneles solares que actualmente utilizan la mayoría de satélites e instrumentos de observación como el telescopio James Webb, las naves que ya se están diseñando recurren en muchos casos a reactores nucleares. Estos permitirán, entre otras cosas, viajar a Marte en la mitad de tiempo, y ofrecen una fuente de larga duración, fiable, con un mantenimiento mínimo y probada en misiones marcianas de los rover Curiosity y Perseverance.

Antes de que se hagan realidad en grandes cohetes con destino a los confines del sistema solar, estos sistemas de propulsión deben probarse en órbita a una escala mucho menor. Y eso es lo que pretende la start-up estadounidense RocketStar, que acaba de anunciar el éxito de las primeras pruebas de FireStar Drive, una innovadora unidad de propulsión eléctrica para naves espaciales que utiliza plasma pulsado potenciado por fusión nuclear.

El dispositivo, que aumenta hasta un 50% el empuje del propulsor alimentado con agua de la compañía, se probará en el espacio en julio de este mismo año, pero todavía debe superar nuevas pruebas en tierra y más ajustes para confirmarse como alternativa a otros tipos de propulsión.

De una servilleta al espacio

Algunos de los descubrimientos e inventos más importantes de la historia tienen una curiosa historia detrás. Muchos de ellos empiezan de forma casual, con un simple dibujo en un trozo de papel, y ese es justo el caso de FireStar Drive, aunque todavía está por ver si consigue marcar un antes y un después en la industria aeroespacial.

"En una servilleta en una conferencia en Florida, esbocé esta idea y se la describí a Wes Faler, fundador de Miles Space", explica Chris Craddock, CEO de RocketStar, en un comunicado de prensa. Poco después, Craddock adquirió la compañía y Faler se convirtió en su CTO. "Fue muy inteligente al desarrollar tanto el propulsor base como la mejora de fusión. Ahora estoy entusiasmado con la idea de convertir [nuestra idea] en un propulsor mejorado por fusión con notables mejoras en su rendimiento".

Representación de cohete con motor de fusión nuclear Pulsar Fusion

La fusión se produjo por primera vez durante la fase 1 de una investigación sobre innovación en pequeñas empresas (SBIR, por sus siglas en inglés) para AFWERX, la división que explora las tecnologías más punteras para el Departamento del Ejército del Aire de EEUU.

El descubrimiento se produjo tras introducir agua con partículas de boro en el penacho de escape del propulsor de plasma pulsado de RocketStar. La reacción produjo partículas alfa y rayos gamma, indicadores habituales de radiación ionizante, que sucede tras producirse la fusión nuclear.

[El innovador motor de agua para que los satélites espaciales puedan durar más años en órbita]

Meses después, ya en la segunda fase del SBIR, que tuvo lugar en el Laboratorio de Propulsión Eléctrica de Alta Potencia (HPEPL) del Instituto Tecnológico de Georgia, se repitió el experimento. Además de la radiación ionizante, se obtuvieron datos del empuje, que mejoró en un 50% con respecto a la anterior generación del propulsor.

"RocketStar no se ha limitado a mejorar incrementalmente un sistema de propulsión, sino que ha dado un salto adelante aplicando un concepto novedoso, creando una reacción de fusión-fisión en el escape", sostiene Adam Hecht, catedrático de Ingeniería Nuclear y de la Universidad de Nuevo México. 

Diseño preliminar de nave espacial con propulsores de fusión FireStar RocketStar Omicrono

Otra gran ventaja frente a otros sistemas que pretenden utilizar fusión nuclear para propulsar satélites y cohetes es que, en este caso, la fusión es aneutrónica, es decir, que los neutrones generados no suponen más de un 1% de la energía total liberada. Eso implica un incremento crucial en la seguridad tanto para el resto de equipos de la nave como para la posible tripulación, aunque queda un larguísimo camino por delante y muchos experimentos tanto en tierra como en el espacio para que eso sea posible. 

Primeras misiones

Según los responsables de RocketStar, que también están intentando desarrollar un cohete reutilizable, este singular motor de fusión nuclear ya está disponible para su entrega a los clientes. Su nombre provisional es M1.5 y ya tiene agendada una demostración en el espacio como carga útil alojada en el portador de satélites OTV ION de la startup D-Orbit. Los lanzamientos están previstos para julio y octubre de este mismo año, como parte de dos misiones SpaceX Transporter a bordo de cohetes Falcon 9.

"Estamos muy contentos de tener la oportunidad de trabajar con RocketStar y contribuir a la demostración del M1.5", aseguró Matteo Lorenzoni, Jefe de Ventas de D-Orbit. "Acabamos de integrar el propulsor en el ION Satellite Carrier, y estamos deseando ser testigos de su rendimiento en órbita".

Barry-1, uno de los 'dispensadores' de satélites de Rogue Space Systems Corporation Rogue Space Systems Corporation Omicrono

Y eso es sólo el primer paso, ya que también están previstas más pruebas en tierra, además de otra demostración en febrero de 2025 a bordo de Barry-2, otro portador y dispensador de satélites en órbita, en este caso de Rogue Space System. 

Rogue es la misma compañía que ha colaborado en el desarrollo de Quantum Drive, el primer propulsor eléctrico que obtiene toda la energía del Sol y no necesita llevar combustible a bordo. Este motor de apenas 300 gramos y diseño modular desarrollado por IVO tiene cero emisiones y es completamente autónomo, lo que le permite escalar en múltiples ejes para satisfacer las necesidades de cada nave espacial individual, independientemente de los requisitos de empuje.

Robot Fred de Rogue, que llevará el propulsor de IVO Rogue

La tecnología desarrollada genera un empuje de hasta 52 mN a partir de un solo vatio con la capacidad de ir sumando unidades para multiplicarlo. "Los propulsores se pueden montar en cualquier orientación", lo que permite hasta 6 grados de libertad de movimiento: delante/atrás, arriba/abajo, izquierda/derecha, guiñada, cabeceo y alabeo.

El Quantum Drive fue lanzado por primera vez al espacio el año pasado y está previsto que pronto comience su etapa de uso comercial. Serán los propulsores que vayan integrados en los satélites Orbots de Rogue, que tienen como fin proporcionar servicios satelitales de alta movilidad.