En esta entrada veremos las aplicaciones de la tecnología nuclear para generar energía eléctrica más allá de la centrales. ¿Sabías que en la actualidad hay hasta 5 vehículos espaciales que funcionan gracias a baterías nucleares? Te contamos qué son y cómo han ayudado a la exploración espacial. ¡Vamos allá!
Estas baterías se llaman generadores termoeléctricos de radioisótopos (Radioisotope Thermoelectric Generator o RTG) y desde los años 60 se usan para suministrar electricidad a las sondas y vehículos que exploran los confines del Sistema Solar.
¿Cómo funcionan? Un RTG se basa en la desintegración radiactiva, por el cual un núcleo atómico inestable libera parte de su energía mediante la emisión de partículas (electrones, fotones, neutrones, etc.), eso es lo que llamamos radiación. En concreto para diseñar un RTG nos interesa la radiación consistente en partículas alfa, las cuales están formadas por dos protones y dos neutrones (es decir un núcleo de He-4). Tienen una carga eléctrica positiva y son muy pesadas en comparación con otros tipos de radiación (beta o gamma), por lo que depositan toda su energía en pocas micras tras penetrar un material.
Por tanto, para fabricar un RTG colocamos un material radiactivo emisor de partículas alfa rodeado de otro material termoeléctrico. Estos materiales son capaces de convertir la energía depositada por las partículas alfa, es decir el calor que se genera en el material cuando éste frena las partículas alfa, en una corriente eléctrica.
Gracias a esta electricidad se alimentan los sistemas de una sonda espacial: sensores, antenas, etc.… Con un RTG pueden conseguirse entre 100 y 300 W, que no parece mucho, pero las sondas están diseñadas para consumir poco.
¡Pero ahora vienen los problemas! Dado que la energía se genera con desintegraciones es crucial el ritmo de desintegración de sus núcleos: si se desintegran muy rápido, la duración de la batería será muy corta, mientras que, si lo hacen demasiado lentamente, no podremos generar suficiente electricidad. ¿Qué isótopo puede darnos el equilibrio que buscamos?
De los más de 3000 isótopos radiactivos que tenemos para elegir, ¡sólo 20 resultan viables! De todos ellos, el que mejor se adapta a las características que requiere el diseño de un RTG es el plutonio-238. (destaquemos que NO es el plutonio que se utiliza para armamento nuclear. El Pu-238 es de uso exclusivamente civil).
En la actualidad, pueden extraerse unos 40 W de 1 kg de plutonio, un rango de potencias suficiente una vez que los dispositivos salen de órbita por las condiciones de vacío del espacio. El plutonio se carga en el RTG en forma de bloques cerámicos como el de la imagen y a continuación se coloca en el interior de una cápsula protectora diseñada a prueba de accidentes. Como siempre en el mundo nuclear ¡la seguridad está cubierta!
Cuando la sonda ya haya despegado y esté lo suficientemente alejada del Sol para alimentarse con placas solares (la potencial solar disminuye con el cuadrado de la distancia), el RTG entra en acción. En estas condiciones, los RTG son la única opción para mantener los sistemas de la sonda en funcionamiento.
Hasta la fecha se han utilizado en un montón de misiones. Sin ir más lejos los rovers marcianos Curiosity y Perseverance llevan cada uno una batería nuclear. En estos casos son especialmente necesarios ya que el polvo de la superficie de Marte tiende a tapar el Sol no siendo posible el uso de paneles solares. La sonda NewHorizons, que en 2015 sobrevoló Plutón, también lleva un RTG. Las sondas Cassinni, Ulysses y Galileo llevan tres, uno y dos RTG, respectivamente.
Pero sin duda, nuestras favoritas son… ¡las sondas Voyager! Son los objetos creados por la humanidad que más lejos han llegado de nuestro planeta: hoy se encuentran a más de 20.000 millones de km de nosotros. ¡Toda una proeza, gracias a los RTG! La foto «pale blue dot» es suya:
Como conclusión, gran parte de las misiones espaciales más importantes han sido posibles gracias a los RTG y por tanto a la tecnología nuclear. Sin ellos, la exploración espacial tal y como la conocemos no sería posible. ¿Llegaremos a usar baterías nucleares por ejemplo en vehículos particulares? Eso lo trataremos en otras entradas 😉. Esperamos que hayas disfrutado aprendiendo algo nuevo y ¡no olvides suscribirte para no perderte nada!