Engenheiros da Universidade Estadual de Ohio estão na vanguarda da inovação em propulsão espacial com o desenvolvimento do Centrifugal Nuclear Thermal Rocket (CNTR), um sistema revolucionário que utiliza urânio líquido para aquecer diretamente o propelente do foguete. Esta abordagem representa um salto significativo em relação aos elementos de combustível sólido tradicionais, prometendo aumentar drasticamente o desempenho dos foguetes e mitigar riscos operacionais.
O projeto CNTR visa aprimorar a eficiência dos motores, um fator crucial para a exploração espacial futura. Dean Wang, professor associado envolvido no projeto, destacou o crescente interesse na propulsão térmica nuclear para missões à Lua e ao espaço cis-lunar, ressaltando as limitações dos motores químicos atuais para tais ambições. Os motores químicos, embora fundamentais, são limitados em empuxo e consumo de propelente, resultando em durações de missão prolongadas, como a missão New Horizons a Plutão, que levou nove anos. Sistemas de propulsão avançados são essenciais para encurtar os tempos de viagem e aumentar a capacidade de carga útil em empreendimentos de espaço profundo.
O design do CNTR tem como objetivo dobrar a eficiência dos motores químicos atuais. Enquanto os motores químicos atingem um impulso específico de cerca de 450 segundos, os motores de propulsão nuclear testados na década de 1960 alcançaram aproximadamente 900 segundos. Projeta-se que o CNTR supere esses números, com um impulso específico projetado entre 1.500 e 1.800 segundos, o que poderia transformar as viagens espaciais, permitindo jornadas mais rápidas e reduzindo a necessidade de combustível.
Spencer Christian, estudante de doutorado que lidera a construção do protótipo do CNTR, vislumbra a possibilidade de uma viagem só de ida a Marte em apenas seis meses, em contraste com os cerca de dois anos necessários atualmente. A propulsão térmica nuclear também ofereceria maior flexibilidade de missão. Foguetes poderiam utilizar novas trajetórias de voo, permitindo missões humanas de ida e volta mais rápidas a Marte e facilitando missões robóticas de ida para os planetas exteriores.
O interesse em propulsão nuclear remonta às décadas de 1950 e 1960, com programas como o NERVA (Nuclear Energy for Rocket Vehicle Applications) nos Estados Unidos, que demonstraram a viabilidade da tecnologia, embora as restrições orçamentárias tenham levado ao seu cancelamento em 1973. A NASA e a DARPA continuam a investir em propulsão nuclear, com o programa DRACO com previsão de voo de teste até 2027.
Apesar de sua promessa, o CNTR enfrenta desafios de engenharia, incluindo garantir a operação estável, minimizar a perda de combustível e prevenir falhas no motor. Wang reconheceu esses obstáculos, afirmando que, embora a física seja bem compreendida, os desafios técnicos persistem. A vaporização do urânio e o comportamento das bolhas de hidrogênio no combustível líquido são áreas críticas de pesquisa. A equipe está explorando estratégias para mitigar esses problemas, incluindo o uso de elementos como o Érbio-167 para estabilizar a temperatura e a recuperação eletromagnética de vapor de urânio.
Espera-se que o conceito CNTR atinja a prontidão de projeto em cinco anos, com uma demonstração final em laboratório para orientar futuras tecnologias de propulsão térmica nuclear. Wang enfatizou a necessidade de priorização consistente da pesquisa em propulsão nuclear espacial para permitir a maturação tecnológica. Esta pesquisa está alinhada com o compromisso da Universidade Estadual de Ohio com a inovação aeroespacial, exemplificada pela participação da universidade no Aerospace Propulsion Outreach Program (APOP) em abril de 2025, onde novos conceitos de propulsão foram apresentados em colaboração com o Air Force Research Laboratory.
Em 17 de setembro de 2025, o projeto CNTR está no caminho certo para a prontidão de projeto, com esforços contínuos para abordar os desafios técnicos. O projeto envolve uma equipe colaborativa de professores, alunos e parceiros da indústria dedicados a avançar as viagens espaciais através da propulsão térmica nuclear.