Pouco antes de a Artemis II começar seu histórico sobrevoo ao redor da Lua, Jared Isaacman, o administrador da NASA, fez uma enxurrada de anúncios da sede da agência em Washington. Ele disse que os Estados Unidos, em breve, empreenderiam missões lunares muito mais regulares e estabeleceriam os alicerces para uma base no polo sul do satélite antes do fim da década. Isaacman também afirmou o compromisso da agência espacial de colocar um reator nuclear na superfície lunar.
Esses objetivos eram amplamente esperados, mas ainda houve uma surpresa. Também foi anunciado que a NASA construiria a primeira nave espacial interplanetária da história movida por reator nuclear, e a enviaria a Marte até o fim de 2028. Ela se chama Space Reactor-1 Freedom, ou SR-1, para abreviar. “Depois de décadas de estudo, e de bilhões gastos em conceitos que nunca deixaram a Terra, a América finalmente começará a usar energia nuclear no espaço”, disse no evento. “Lançaremos a primeira missão interplanetária desse tipo.”
Uma missão bem-sucedida anunciaria uma nova era nos voos espaciais, em que viajar entre a Terra, a Lua e Marte seria, segundo uma variedade de especialistas, mais rápido e fácil do que nunca. E isso pode muito bem dar aos EUA a vantagem na corrida contra a China, permitindo que o país vença seu maior rival geopolítico na chegada de astronautas a outro planeta.
Embora os especialistas concordem que o cronograma é extremamente apertado, eles estão animados para ver se a agência espacial e seus parceiros da indústria conseguem entregar um milagre da engenharia. “Você acorda com esse anúncio, e isso põe um grande sorriso no seu rosto”, diz Simon Middleburgh, codiretor do Nuclear Futures Institute da Bangor University, no País de Gales.
Poucos detalhes sobre a SR-1 estão disponíveis publicamente, e os próprios pesquisadores de voos espaciais da NASA não responderam aos pedidos de comentário. Mas a MIT Technology Review conversou com vários especialistas para descobrir como a nova nave espacial pode funcionar.
Para contornar essa questão, fontes de energia nuclear já foram usadas muitas vezes, inclusive nas duas missões Voyager e na sonda Cassini, que investigou Saturno. Conhecidos como geradores termoelétricos de radioisótopos, ou RTGs, eles usam plutônio, que decai radioativamente e gera calor no processo. Esse calor é então convertido em eletricidade para a nave espacial usar. Os RTGs, no entanto, não são o mesmo que reatores nucleares, eles são mais parecidos com baterias radioativas, mais rudimentares e consideravelmente menos potentes.
Então, como funcionará uma nave espacial movida por reator nuclear?
Apesar das diferenças operacionais, os fundamentos de operar um reator nuclear no espaço são, em grande parte, os mesmos que na Terra. Primeiro, obtém-se algum combustível de urânio, depois ele é bombardeado com nêutrons. Isso rompe os núcleos atômicos instáveis do urânio, que expelem uma enxurrada de nêutrons extras, e isso rapidamente se transforma em uma reação autossustentável de fissão nuclear, extremamente quente. Sua espantosa produção de calor pode então ser usada para produzir eletricidade.
Fazer isso no espaço pode soar como um ato de loucura, mas não é, a ideia, e até mesmo grande parte da tecnologia básica, existe há décadas. A União Soviética enviou dezenas de reatores nucleares para a órbita, muitas vezes para alimentar satélites espiões. Enquanto isso, os EUA lançaram apenas um, conhecido como SNAP-10A, em 1965, uma demonstração tecnológica para ver se ele operaria normalmente no espaço. O objetivo era que o reator gerasse eletricidade por, pelo menos, um ano, mas ele funcionou por pouco mais de um mês, antes que uma falha de alta tensão na nave espacial o levasse a apresentar mau funcionamento e a ser desligado.
Agora, mais de meio século depois, os EUA querem que seu segundo reator nuclear baseado no espaço faça algo totalmente diferente: alimentar uma nave espacial interplanetária.
Para deixar claro, os EUA iniciaram, e encerraram, inúmeros programas que investigavam a propulsão nuclear. A baixa mais recente foi o DRACO, uma colaboração entre a NASA e o Departamento de Defesa, que terminou em 2025. Como vários esforços anteriores, o DRACO foi cancelado por uma combinação de altos custos de experimentação, preços mais baixos para a propulsão convencional de foguetes e a dificuldade de garantir que os testes em terra pudessem ser realizados de forma segura e eficaz, afinal, eles estão criando uma reação nuclear incrivelmente poderosa.
Mas agora considerações externas podem estar mudando os cálculos. O programa Artemis deu novo impulso ao retorno dos Estados Unidos à Lua, e a nova corrida espacial tem um ímpeto palpável por trás. A primeira nação a implantar a propulsão nuclear teria uma vantagem séria para navegar pelo espaço profundo.
“Acho que é uma tecnologia muito viável”, diz Philip Metzger, pesquisador de engenharia de voos espaciais do Florida Space Institute, nos Estados Unidos. “Fico feliz em ver que eles finalmente estão fazendo isso.”
Uma versão dessa tecnologia é conhecida como propulsão térmica nuclear, ou NTP. Você começa com um reator nuclear, que está operando a cerca de 2760 °C. Então, “você tem um gás frio, e o esguicha sobre o reator quente”, diz Middleburgh. “O gás se expande, você o lança para fora pela parte traseira de um bocal, e tem um impulso. E ele o impulsiona para a frente.”
Como o empuxo depende da velocidade do gás que está sendo expelido, o gás propelente precisa ser leve, o que faz do hidrogênio uma escolha popular. Mas ele é uma substância corrosiva e explosiva, de modo que usá-lo em motores NTP pode torná-los arriscados de operar. Além disso, a NTP não necessariamente tem uma vida operacional muito longa.
Alternativamente, há a propulsão elétrica nuclear, ou NEP, que “tem empuxo muito baixo, mas é muito eficiente, então você pode usá-la por um longo período de tempo”, diz Sebastian Corbisiero, diretor técnico nacional de programas de reatores espaciais do Departamento de Energia dos EUA. Esse método usa o calor de um reator de fissão para gerar energia, que é usada para eletrificar um gás e então lançá-lo para fora da nave espacial, gerando empuxo.
Tanto a NTP quanto a NEP vêm sendo investigadas por pesquisadores norte-americanos, porque ambas têm o benefício adicional de tornar mais fácil e mais seguro explorar o sistema solar. Astronautas no espaço ficam expostos à radiação cósmica nociva, mas, como a propulsão nuclear torna as naves espaciais mais rápidas e mais ágeis, eles passariam menos tempo nelas. “Isso resolve o problema da radiação”, diz Metzger. “Essa é uma das principais motivações para inventar uma propulsão melhor de ida e volta para Marte.”
Como construir uma nave espacial movida a energia nuclear?
Para a SR-1, a NASA optou pela propulsão elétrica nuclear. A NEP é “um assunto muito mais simples” do que sua contraparte térmica, diz Middleburgh. Essencialmente, você só precisa conectar um reator nuclear a um sistema de energia e propulsão. Felizmente para a NASA, ela já tem um.
Por muitos anos, a agência espacial, junto com parceiras no Canadá, na Europa, no Japão e no Oriente Médio, estava se preparando para o Gateway, que deveria ser a primeira estação espacial da humanidade a orbitar ao redor da Lua. Isaacman cancelou o projeto em março, mas isso não significa que sua tecnologia será desperdiçada. O elemento de energia e propulsão da estação espacial cancelada será usado na SR-1 em vez disso. Esse aparato seria alimentado por energia solar. Agora, ele será acoplado a um reator nuclear em desenvolvimento, construído sob medida para sobreviver no espaço.
Como a SR-1 pode ser? A MIT Technology Review viu uma apresentação de Steve Sinacore, executivo do programa do Space Reactor Office da NASA, que oferece algumas pistas. Até agora, a arte conceitual faz com que ela pareça uma flecha colossal com penas. Na parte de trás, estará o sistema de energia e propulsão, enquanto sua ponta abrigará um reator nuclear preenchido com urânio, de 20 quilowatts ou mais. Para contexto, uma usina nuclear típica na Terra é 50 mil vezes mais potente, produzindo um gigawatt de energia.
As aletas da SR-1 são grandes para melhorar a eficiência térmica e evitar o superaquecimento. “Você precisa ter radiadores realmente grandes”, diz Holmes, já que o processo de fissão nuclear produz tanto calor que grande parte dele precisa ser dissipada no espaço. Caso contrário, o reator e a nave espacial vão derreter.
De acordo com essa apresentação, o desenvolvimento do hardware da nave deve começar neste junho. Até janeiro de 2028, os sistemas da SR-1 devem estar prontos para montagem e testes. E, até outubro daquele ano, ela chegará ao local de lançamento, pronta para decolar antes do fim do ano. O reator nuclear conseguirá se manter íntegro? “Passar pelo lançamento com segurança vai ser um desafio”, diz Middleburgh. “Você está sendo sacudido, chacoalhado e lançado de um lado para o outro.”
Então, ele diz, “assim que você está no espaço, assim que atravessa aqueles poucos minutos de inferno para chegar lá, são as considerações de gravidade zero com que você precisa se preocupar.” A questão então passa a ser se a mecânica do reator, construída em terra firme, ainda funcionará.
Por razões de segurança, ele será ligado cerca de dois dias após o lançamento, quando estiver confortavelmente no espaço. O urânio, por si só, não é tão perigoso, mas o mesmo não pode ser dito dos resíduos nucleares que surgem quando o reator é ativado, então você não quer que nada disso caia de volta na Terra.
Se esse cronograma for cumprido, e a SR-1 funcionar como planejado, espera-se que ela chegue a Marte cerca de um ano após o lançamento. “É um cronograma agressivo”, diz Holmes, algo que suspeita estar sendo impulsionado em parte pelas próprias ambições da China e da Rússia. Os dois países pretendem colocar seu próprio reator nuclear na superfície da Lua para fornecer energia à planejada Estação Internacional de Pesquisa Lunar, uma base operada em conjunto, até 2035.
Independentemente de ela voar ou fracassar no espaço, as operações da SR-1 devem ajudar a NASA a colocar um reator nuclear na Lua logo depois. “Todas as coisas que estaríamos aprendendo sobre como esse sistema opera [são] muito úteis para uma aplicação de superfície, porque basicamente é a mesma coisa”, diz Corbisiero. “Ainda não há ar na Lua.”
E, se a SR-1 triunfar, isso será uma vitória transformadora para a NASA. Também será “uma enorme vitória para a raça humana”, diz Middleburgh. “Será uma maravilha da engenharia, e fará avançar a possibilidade de os seres humanos darem um passo em Marte.” Como muitos de seus colegas, incluindo Holmes, ele continua entusiasmado com a perspectiva da primeira nave espacial interplanetária movida a energia nuclear, mesmo com o cronograma incrivelmente ambicioso.
“Essas são as coisas que nos fazem levantar de manhã”, diz. “Esses são os tipos de coisas de que nos lembraremos quando estivermos velhos.”
Robin George Andrews
