Una fuente de energía segura amplía las fronteras espaciales

El mantenimiento de la alimentación en los vehículos de exploración espacial en el espacio profundo es fundamental para el éxito de las misiones. En estos lugares la energía solar es mínima, especialmente en la órbita de Júpiter y más allá. Incluso alrededor de Marte, la noche y las tormentas de polvo impiden un suministro estable de energía.

Los sistemas de energía de radioisótopos (SER) son un tipo de tecnología de energía nuclear que utiliza calor para producir electricidad para las naves espaciales y sus instrumentos científicos. El calor se produce por la descomposición radiactiva natural del plutonio 238. Los SER se utilizan para proporcionar energía a misiones de la NASA (Administración Nacional para la Aeronáutica y el Espacio de los Estados Unidos) desde hace más de cincuenta años. El proyecto «Space thermoacoustic radio-isotopic power system» (SPACE TRIPS), financiado con fondos europeos, se inició para proporcionar tecnología de RPS europea competitiva.

El proyecto se centra en aumentar el nivel de madurez tecnológica de un prometedor sistema acoplado de generación de electricidad termoacústico (TAc) y magnetohidrodinámico (MHD). A diferencia de la tecnología convencional de ciclo de Stirling con pistones en desarrollo en Estados Unidos, la generación TAc-MHD no tiene partes móviles. La energía térmica del radioisótopo en desintegración se convierte en energía mecánica en forma de vibraciones. A continuación, las vibraciones mecánicas provocan el movimiento de un metal líquido en presencia de un imán que induce flujo de corriente o electricidad.

SPACE TRIPS está reuniendo a expertos en generación de electricidad TAc y MHD, dos tecnologías avanzadas en Europa pero que nunca antes se habían combinado. Las simulaciones numéricas han ayudado a definir las especificaciones del sistema, tanto por separado como cuando se conectan. La primera parte del proyecto consiste, por tanto, en confirmar la viabilidad del acoplamiento en general, ya que nunca se ha hecho. La segunda parte comprende la determinación de la viabilidad de su aplicación en el espacio, por lo que el equipo también ha tenido en cuenta los requisitos del espacio para el generador eléctrico.

Durante los próximos meses se optimizarán los diseños y se fabricará un prototipo. El sistema de demostración se probará para confirmar la viabilidad de la producción de electricidad por primera vez a partir de un generador de TAc-MHD acoplado y sin elementos móviles sólidos. Esto marcará un hito importante para la independencia de las misiones espaciales de la UE, además de para la conversión de otras fuentes térmicas —como la geotérmica o el calor residual— en electricidad de manera eficiente y rentable.