El generador térmico de radioisótopos del rover Curiosity. Foto: NASA

Cassini, New Horizons, Curiosity... Todas las misiones espaciales más ambiciosas y valiosas para la ciencia tienen una cosa en común: el plutonio-238. Este isótopo radioactivo ha sido, durante décadas, el combustible usado por las agencias espaciales para sus misiones pero tiene un problema: se está acabando.

Un nuevo informe de inventario recién publicado por el gobierno de Estados Unidos ofrece un dato alarmante: las reservas de plutonio-238 aptas para propulsar vehículos especiales solo durarán otros ocho años más.

El problema del plutonio-238 es que no existe en la naturaleza. Es un isótopo radioactivo que se obtiene bombardeando otros isótopos del grupo de los actínidos como el neptunio-237 que es uno de los elementos presentes en el combustible usado de los reactores nucleares. Para empeorar las cosas, 100 kilos de combustible nuclear irradiados durante tres años apenas ofrecen 700 gramos de neptunio-237. En pocas palabras: el plutonio-238 es extremadamente difícil y caro de producir.

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Estados Unidos dejó de producir plutonio-238 en grandes cantidades en 1988. Desde 1993 se lo compra a Rusia, pero las reservas rusas también se están agotando y el nuevo programa para la producción de este elemento en Estados Unidos no acaba de arrancar. En 2009 se aprobó un plan para hacerlo, pero hacen falta alrededor de 90 millones de dólares. El gobierno ha dado parte de ese dinero pero aún queda mucho y en 2013 se acordó que era un problema de la NASA y que la agencia debía proporcionar los fondos. La NASA paga y el Departamento de Energía fabrica el material, porque la agencia espacial no tiene permiso para fabricar isótopos por leyes federales.

Ignición del reactor nuclear experimental ACRR. GIF: YouTube

¿Existen alternativas al plutonio-238? La respuesta corta es no. El ser humano conoce 2.900 isótopos radioactivos, pero solo 22 de ellos son capaces de producir la suficiente energía como para alimentar los sistemas eléctricos de una nave mediante emisión de calor. 21 de esos isótopos son demasiado peligrosos porque emiten demasiada radiación. Solo el plutonio-238 ofrece las condiciones ideales de emisión de calor y radiación como para que sea práctico de usar. Además, tiene otra ventaja clave: tarda 87,7 años en comenzar a decaer, lo que lo hace idóneo para misiones espaciales que necesitan pasar años en el espacio.

Eso lleva a un problema adicional. Actualmente la NASA tiene solo 35 kilos de plutonio-238, pero la mitad ya no es válido para misiones espaciales porque ha comenzado a decaer. 

Los paneles solares no son un sustituto válido de momento. Son demasiado sensibles a la radiación que procede de algunos planetas y dependen por completo de la ubicación y orientación para comenzar a funcionar. A la altura de Júpiter la radiación solar es solo un 4% de la que recibimos en la Tierra. Para funcionar con energía solar, la sonda Juno hubiera necesitado unos paneles del tamaño de un campo de tenis.

La sonda Juno. Imagen: NASA

¿Hay solución? sí, pero no es barata. El Departamento de Energía ha optimizado mucho sus procedimientos de fabricación de plutonio-238, pero sigue siendo un proceso largo y caro. Fabricar 5 kilos de este isótopo para alimentar una sonda espacial requiere invertir unos 77 millones de dólares. De momento seguimos teniendo combustible para las próximas misiones espaciales, pero la NASA teme que pueda agotarse.

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Para evitarlo, el Departamento de Energía se ha comprometido a redactar un nuevo plan de producción de radioisótopo en septiembre de 2018. El material disponible sigue decayendo en una cuenta atrás que no se detiene. [vía Business Insider]