¿Por qué Estados Unidos se apresura a construir un reactor nuclear en la Luna?

La NASA está acelerando un plan para construir un reactor nuclear en la Luna en 2030 bajo una nueva directiva del administrador interino de la agencia, Sean Duffy.

El plan revive un sueño de décadas de antigüedad de aumentar la energía nuclear en el espacio, un cambio que desbloquearía posibilidades futuristas y pondría a prueba las pautas legales y regulatorias sobre el uso de recursos y entornos extraterrestres.

Duffy, quien también se desempeña como secretario de Transporte del presidente Donald Trump, planteó ser el primero en colocar un reactor en la superficie lunar como una competencia imprescindible en una nueva carrera lunar. "Desde marzo de 2024, China y Rusia han anunciado en al menos tres ocasiones un esfuerzo conjunto para colocar un reactor en la Luna para mediados de la década de 2030", declaró Duffy en la directiva , fechada el 31 de julio.

"El primer país en hacerlo podría potencialmente declarar una zona de exclusión que inhibiría significativamente a Estados Unidos de establecer una presencia Artemis planificada si no está allí primero", agregó, refiriéndose al programa Artemis de la NASA, que tiene como objetivo llevar humanos a la Luna en los próximos años.

La directiva estableció una hoja de ruta para diseñar, lanzar y desplegar un reactor operativo de 100 kilovatios en el Polo Sur lunar en un plazo de cinco años, que se construiría con socios comerciales (a modo de comparación, 100 kilovatios podrían abastecer a unos 80 hogares estadounidenses). Si bien las especificaciones son, bueno, especulativas por ahora, 100 kilovatios representan un aumento drástico de potencia en comparación con los generadores nucleares básicos que alimentan los exploradores y sondas espaciales de Marte , que suelen funcionar con tan solo unos cientos de vatios, el equivalente a una tostadora o una bombilla.

Las implicaciones serían transformadoras, "no solo para la Luna, sino para todo el sistema solar", afirma Bhavya Lal, quien anteriormente se desempeñó como administrador asociado de tecnología, políticas y estrategia de la NASA y tecnólogo jefe interino. Instalar un reactor nuclear en la Luna permitiría a la industria espacial "empezar a diseñar sistemas espaciales en torno a lo que queremos hacer, no a lo que nos permiten pequeñas cantidades de energía. Es el mismo salto que se produjo cuando las sociedades terrestres pasaron de la luz de las velas a la electricidad de la red eléctrica".

Establecer una planta nuclear en la Luna en 2030 no será fácil, pero muchos expertos creen que está a nuestro alcance.

“Cuatro años y algo es un plazo muy apresurado”, pero “la tecnología está ahí”, dice Simon Middleburgh, profesor de materiales nucleares y codirector del Instituto de Futuros Nucleares de la Universidad de Bangor en el Reino Unido.

Hasta ahora, el problema no ha sido necesariamente la preparación tecnológica, sino la falta de demanda de reactores extraterrestres para misiones o de incentivos políticos para presionar su finalización. Ese cálculo está cambiando.

“Llevamos más de 60 años invirtiendo y gastando decenas de miles de millones de dólares, y la última vez que lanzamos algo fue en 1965”, dice Lal, refiriéndose a la misión SNAP-10A de la NASA, el primer reactor nuclear lanzado al espacio. “Creo que el gran momento de cambio se produjo el año pasado, cuando la NASA, por primera vez en su historia, seleccionó la energía nuclear como la principal tecnología de generación de energía en superficie para las misiones tripuladas a Marte.

“Ahora existe una certeza política que antes no teníamos”, añade. “Por último, pero no menos importante, el sector privado no solo está interesado en usar energía nuclear espacial, sino que incluso está interesado en proporcionarla”. Tanto empresas emergentes como compañías aeroespaciales consolidadas como Boeing y Lockheed Martin están investigando el uso de la energía nuclear en el espacio. “Hay muchas piezas del rompecabezas que han encajado de forma positiva, y ahora podemos avanzar”.

Se supone que el programa Artemis de la NASA sentará las bases para una base permanente en el Polo Sur lunar y será pionero en tecnologías para llegar a Marte, aunque su futuro es incierto . En cualquier caso, las necesidades energéticas de cualquier misión tripulada en entornos exóticos como la Luna, donde las noches duran dos semanas y las temperaturas fluctúan drásticamente, requieren energía constante y abundante.

“La gravedad lunar y las oscilaciones térmicas son brutales”, dice Lal. “Durante el día, las temperaturas rondan los 100 grados Celsius. Por la noche, se acerca al cero absoluto. Todos los componentes electrónicos deben estar reforzados contra la radiación. Aunque, siendo sincero, los mayores riesgos no son técnicos. El mayor riesgo es mantener ese impulso y el objetivo de la misión”.

Entra China, que también planea construir una base lunar en el Polo Sur. Esta región es rica en recursos y hielo de agua, lo que la convierte en un sitio atractivo para la exploración y una posible presencia permanente. China está en conversaciones con Rusia para asociarse en la construcción de un reactor allí para 2035. Estos avances han motivado a funcionarios de la NASA, el Departamento de Defensa y el Departamento de Energía a sumarse a la carrera.

“Podría hacerse, porque aquí en Estados Unidos nos va muy bien cuando tenemos un adversario fuerte, y no lo hemos tenido en 40 años”, afirma Mohamed El-Genk, profesor de ingeniería nuclear y director fundador del Instituto de Estudios Espaciales y de Energía Nuclear de la Universidad de Nuevo México. “Pero aún quedan muchos aspectos por resolver para que eso suceda”.

La directiva de Duffy incluyó pocos detalles sobre el diseño o la escala del reactor planeado, y nadie sabe qué conceptos podrían surgir en los próximos meses.

“Para impulsar aún más la competencia de EE. UU. y el liderazgo en la superficie lunar en el marco de la campaña Artemis, la NASA está actuando con rapidez para impulsar el desarrollo de energía de fisión en la superficie”, declaró Bethany Stevens, secretaria de prensa de la sede de la NASA, en un correo electrónico a WIRED. “Esta tecnología crucial apoyará la exploración lunar, proporcionará generación de energía de alta potencia en Marte y fortalecerá nuestra seguridad nacional en el espacio. Como parte de los esfuerzos para impulsar el desarrollo, la NASA designará a un nuevo ejecutivo del programa para gestionar este trabajo y emitirá una solicitud de propuesta a la industria en un plazo de 60 días. La NASA publicará más detalles sobre esta propuesta próximamente”.

La directiva se hace eco de las conclusiones de un informe reciente sobre la energía nuclear espacial, coescrito por Lal y el ingeniero aeroespacial Roger Myers, que incluía una opción de “A lo grande o a casa” para construir un reactor de 100 kW en la Luna en 2030.

Este diseño de 100 kW sería "aproximadamente equivalente a enviar un par de elefantes africanos adultos a la luna con una sombrilla plegable del tamaño de una cancha de baloncesto, excepto que los elefantes producen calor y esa sombrilla no es para dar sombra, es para arrojar calor al espacio", dijo Lal en un correo electrónico de seguimiento a WIRED.

La NASA también podría inspirarse en su esfuerzo más reciente para desarrollar un reactor lunar, conocido como el concepto Fission Surface Power , que se inició en 2020. El plan era construir un reactor de 40 kW que se desplegaría de forma autónoma en la superficie lunar. Si bien aún no está claro qué empresas ganarán contratos para construir el nuevo reactor de 100 kW, el precursor de 40 kW involucró el aporte de una variedad de organizaciones, incluidas Aerojet Rocketdyne, Boeing y Lockheed Martin del sector aeroespacial; las empresas nucleares BWXT, Westinghouse y X-Energy; la firma de ingeniería Creare; y las empresas de tecnología espacial Intuitive Machines y Maxar.

Las empresas contratadas para ese proyecto no pudieron cumplir con el requisito de masa máxima de 6 toneladas métricas durante la fase inicial de concepto. Sin embargo, la directiva de Duffy supone que el reactor sería lanzado por un módulo de aterrizaje pesado con capacidad para transportar cargas útiles de hasta 15 toneladas métricas.

El reactor de 100 kW, el combustible de uranio, los radiadores y otros componentes podrían transportarse mediante múltiples lanzamientos y aterrizajes. La planta podría ubicarse dentro de un cráter lunar o incluso bajo tierra para evitar la contaminación en caso de accidente.

“La Luna presenta serios desafíos de ingeniería”, declaró Carlo Giovanni Ferro, ingeniero aeroespacial e investigador de la Universidad Politécnica de Turín (Italia), en un correo electrónico a WIRED. “Sin atmósfera, no hay refrigeración por convección; no se puede depender del flujo de aire sobre los componentes, como ocurre en los sistemas terrestres, para disipar el exceso de calor”.

Ferro añade que la gravedad lunar, que es una sexta parte de la terrestre, afectaría la dinámica de fluidos y la transferencia de calor, y que el regolito lunar (la capa de polvo y pequeñas rocas que recubre la superficie lunar) es pegajoso y electrostático, por lo que podría interferir con los radiadores y otros componentes. «Es probable que sea factible desde un punto de vista técnico, pero sigue siendo muy ambicioso», afirma sobre los planes propuestos por la NASA.

Todas las tecnologías nucleares exigen estrictas restricciones de seguridad, especialmente las destinadas a lanzamientos de cohetes explosivos y aterrizajes en entornos extraterrestres.

“Es fundamental que un grupo de expertos se reúna y establezca los requisitos para abordar todas las inquietudes”, afirma El-Genk. “La mejor manera no es dar soluciones a los problemas potenciales, sino preguntarse: ¿Podemos evitarlos mediante el diseño?”

Para ello, el despliegue de un reactor lunar —por parte de la NASA, China o alguna otra entidad— estará sujeto a rigurosas normas regulatorias en cada fase. Por ejemplo, es probable que el combustible de uranio esté contenido en capas protectoras resistentes en caso de fallo del cohete.

“La razón por la que tenemos regulaciones es por seguridad”, dice Middleburgh. “No queremos que los astronautas se queden sin energía. No queremos que sufran un accidente ahí arriba del que no podamos recuperarnos. Sería un desastre absoluto”.

“Esto estará regulado a fondo”, continúa. “Quién lo regula es una incógnita, pero en cualquier caso, no empezarán a introducir cosas que no se hayan analizado a fondo y cuya seguridad no se haya demostrado. Eso sería el fin del programa”.

Además de desarrollar una sólida estrategia de seguridad, la carrera por llevar la energía nuclear a la Luna abrirá nuevos caminos en el derecho y la política espacial. La nación o entidad que llegue primero probablemente establecerá lo que la directiva denomina una "zona de exclusión" por motivos de seguridad. Estas zonas, que podrían abarcar varios kilómetros cuadrados, impedirían que los competidores accedan al mismo espacio.

Estas actividades deben ajustarse a las directrices establecidas por el Tratado del Espacio Ultraterrestre, que establece que los cuerpos celestes sólo pueden utilizarse con fines pacíficos y que la exploración y el uso del espacio ultraterrestre deben realizarse en beneficio “de toda la humanidad”.

"No creo que se esté violando ningún tratado", afirma Lal. "Se trata más bien de una exclusión funcional que podría deberse a riesgos de radiación, controles térmicos o protocolos de accidentes. De hecho, estaría justificada en virtud del Artículo Nueve del Tratado del Espacio Ultraterrestre, por ser necesaria para prevenir interferencias perjudiciales".

"No van a reivindicar ninguna soberanía", añade. "No estamos diciendo que sea una especie de apropiación de tierras".

La energía nuclear espacial parece haber estado en el horizonte durante generaciones, pero muchos expertos creen que su momento finalmente ha llegado y que debemos aprovecharla mientras el hierro (o mejor dicho, el uranio) esté caliente. Si los reactores nucleares se consolidan en el espacio, impulsarán las posibilidades de exploración e industria.

“Cuando tenemos ese tipo de poder, hablamos de infraestructuras permanentes en la superficie de la Luna y Marte, sistemas de minería lunar, sistemas de minería marciana para extraer oxígeno, agua y combustible en hábitats humanos reales, no solo para la supervivencia, sino también para la habitabilidad”, dice Lal. “Podemos hacer ciencia a gran escala. No tenemos que miniaturizar nuestros instrumentos para que no consuman demasiada energía, ya sean radares o sismómetros.

"Es la base para abrir el sistema solar", añade. "Esa es la parte que realmente me entusiasma".

Las primeras naciones que logren instalar con éxito un reactor en la Luna desempeñarán un papel descomunal en la configuración de ese futuro, y los posibles participantes ya están acelerando el ritmo de sus esfuerzos.

“La nueva carrera espacial no se trata de llegar primero a la Luna”, dice Ferro. “Se trata de quién se queda”.