O sonho delirante dos EUA em busca do avião movido à energia nuclear


10 de maio de 2020 The National Interest

por Steve Weintz

O sonho delirante dos EUA em busca do avião movido à energia nuclear

Olhando para meio século atrás, na época da grande fé na energia nuclear, é fácil sacudir a cabeça com admiração. O que eles estavam pensando? Certamente acidentes, combates e descuido impediriam que tudo isso terminasse bem.


Ah, a Era Atômica, quando a energia nuclear parecia a passagem para um futuro de possibilidades ilimitadas. Por uma geração após 1945, os Estados Unidos exploraram todos os tipos de conceitos de propulsão nuclear. Alguns, como reatores nucleares para submarinos e navios, provaram ser revolucionários e eficazes. Outros provaram ser possíveis de desenvolver, mas pouco práticos.


Desses conceitos, a aeronave movida a energia nuclear parece agora a mais fantasiosa, mas bilhões de dólares e anos de pesquisas de primeira linha afundaram no programa de Propulsão Nuclear de Aeronaves (ANP), que perseguiu a ideia até antes de se encerramento. Entre o final da Segunda Guerra Mundial e o alvorecer da engenharia nuclear estadunidense, descobriu-se como encaixar um reator em um avião e fazê-lo gerar energia sem fritar a tripulação. Os líderes estadunidenses não conseguiram descobrir como pagar por isso ou da sua necessidade.

Hoje, o programa da ANP é lembrado como um elefante branco da Era Atômica, cujos únicos remanescentes consistem em unidades experimentais de três andares de altura e hangares gigantes com paredes de dois metros de espessura. Quando cancelado, o programa estava prestes a criar o equipamento pronto para voar e uma estrutura para colocá-lo em um programa de teste de voo. No entanto, as dúvidas sobre o futuro dos bombardeiros tripulados e as preocupações com acidentes obscureceram um programa caro sujeito a cortes.

Mas todo esse dinheiro e esforço produziram algumas idéias malucas sobre o que você poderia fazer com toda essa tecnologia. Depois que o governo Kennedy cancelou o programa da ANP no início de 1961, a maior contratada do programa - General Electric - produziu um relatório de 21 volumes sobre o projeto.

Conceito artístico da versão de 4 motores do reator P-1.
Conceito artístico da versão de 4 motores do reator P-1.

Aeronaves movidas a energia nuclear


Em prosa seca e figuras em preto e branco, um volume de nome insignificante, o APEX-910 "Estudos de Aplicação de Propulsão Nuclear para Aeronaves", pintou o futuro dos átomos da Terra do Amanhã em movimento. O relatório resume uma variedade impressionante de estudos sobre motores nucleares pequenos e leves para tudo, desde hidroaviões a foguetes e até helicópteros(!)

Para que um pequeno reator voe, você essencialmente retira a blindagem e usa sua saída de calor para expandir o ar em vez de queimar combustível para produzir empuxo. Pouca blindagem significa risco e contaminação da tripulação. Os projetos de turbojatos e turboélices requerem arranjos complicados para transferir calor do núcleo do reator para os motores. Alguns projetos usavam metal líquido para refrigeração e transferência de calor. As bombas e a tubulação envolvidos nos circuitos de refrigeração de metal líquido de vários megawatts apresentaram questões interessantes. A GE optou pelo projeto de ciclo direto, refrigerado a ar ou aberto.



O programa da ANP resolveu a maioria dos problemas de blindagem e tubulação antes de terminar, mas apenas para sistemas de ciclo aberto. Sistemas de ciclo fechado como aqueles a bordo de submarinos nucleares, onde o ciclo de transferência de calor radioativo permanece isolado das turbomáquinas, se mostraram muito difíceis para a época. A primeira geração de aeronaves atômicas seria bastante suja.

Os conceitos de aeronaves subsônicas incluíam transporte aéreo, hidroavião e veículos de teste. O enorme cargueiro C-99 de dois andares da Convair, derivado de seu bombardeiro estratégico B-36, o hidroavião a jato P6M SeaMaster da Martin e o bombardeiro estratégico B-52 da Boeing receberam estudos de conversão nuclear.

Como parte do programa passo a passo de testes de voo, o B-52 e o barco voador "Princess" da Grã-Bretanha, embora desfigurados por saliências e apêndices desagradáveis, poderiam transportar os grandes protótipos para o ar.

Os projetos supersônicos aproveitavam certas melhorias de desempenho quando os motores nucleares operavam em altas velocidades e altitudes. Os projetistas consideraram o bombardeiro supersônico XB-70 para propulsão nuclear, mas determinaram que os ganhos de desempenho não superavam o peso e a complexidade adicionais.

O intrigante conceito de aeronave "Hunter-Killer" era um avião muito grande e muito rápido. Esse era um "sistema de força contrária capaz de destruir armas estratégicas inimigas, como ICBMs, aeronaves de longo alcance e suas bases associadas." Os requisitos da missão definiam um avião como um submarino de ataque Mach 3, capaz de "alerta aéreo por longos períodos de tempo, [penetrando] território inimigo ao nível do mar ou em grandes altitudes e altas velocidades [e transportando] grandes cargas úteis (23.000 a 45.000 quilos)."

Mísseis movidos a energia nuclear desfrutam das vantagens da propulsão nuclear e operação não tripulada. O conceito do drone de reconhecimento nuclear ACA-8 de 1954 apresentava uma resistência tremenda e nenhuma tripulação para pôr em risco. Um míssil de cruzeiro nuclear pode ser imparável e poderia ser melhor do que os ICBMs em desenvolvimento na época.

O relatório da GE discute em detalhes um míssil de cruzeiro movido por ramjet nuclear, mas não explorou diretamente o conceito. (O Laboratório Nuclear Lawrence Livermore levou o jato nuclear até um protótipo de potência máxima.) Em um jato nuclear, o veículo voa tão rápido que o ar que entra na entrada do motor não precisa de compressão e flui diretamente através do núcleo do reator. A fissão superaquece e expande o ar que empurra o veículo para a frente.

Os próprios ICBMs experimentaram energia nuclear quando prevaleceram atitudes mais relaxadas em relação à radioatividade atmosférica. Um projeto de ICBM discutido no relatório APEX-910 emprega um motor de foguete nuclear em seu primeiro estágio de lançamento, com um segundo estágio alimentado quimicamente. No momento da emissão do relatório, em junho de 1962, essa contaminação do solo não podia mais ser mantida, e os foguetes nucleares estavam confinados apenas ao espaço.

A unidade 601-B era essencialmente um "motor externo nuclear" capaz de substituir o motor interno de um navio ou submarino.
A unidade 601-B era essencialmente um "motor externo nuclear" capaz de substituir o motor interno de um navio ou submarino. 

Gerador nuclear portátil


Mas os estudos mais fascinantes e distantes do relatório da GE exploram outras aplicações para sistemas leves de propulsão nuclear compacta. O mais bizarro discute brevemente uma análise conjunta da GE-Hughes em helicópteros movidos a energia nuclear. Seria desejável ver sua arte conceitual cheia de detalhes, mas existem apenas diagramas básicos de reatores para acompanhar a conclusão de que um helicóptero movido a energia nuclear com qualquer proteção não poderia carregar carga útil.

Mais promissor e quase tão legal é o motor nuclear para aeronaves e outro para aerobarcos. O dirigível nuclear baseado em um projeto básico da Goodyear poderia voar a 140 quilômetros por hora a um quilômetro e meio de altura por muito tempo, sua tripulação separada do reator por 60 metros  da estrutura mais leve que o ar. O projeto do aerobarco se parecia com um pequeno barco de 200 toneladas capaz de ir a 185 quilômetros por hora gerado por um "casulo de força" de ciclo fechado. Um casulo de força encapsulava o reator e a turbomáquina em um recipiente cheio de gás no qual circula um gás inerte como hélio ou néon.

Os engenheiros da GE encontraram outros usos para o casulo de força, ou "turbina nuclear a gás de ciclo fechado", para dar o nome completo. A unidade 601-B era essencialmente um "motor externo nuclear" capaz de substituir o motor interno de um navio ou submarino. A GE também estudou um gerador terrestre portátil para o Exército dos EUA. Vários veículos poderiam transportar e montar um gerador nuclear portátil para aquecimento e eletricidade. O Exército desenvolveu um gerador elétrico - o ML-1 -, mas abandonou o projeto com o início da Guerra do Vietnã.

Para a última aplicação estudada, o céu era literalmente o limite. Os engenheiros da GE esboçaram uma nave espacial interplanetária usando hidrogênio líquido e 21 reatores para lançar seus componentes da superfície da Terra a Marte em um voo de três semanas. Seus motores nucleares mudariam de turbojato, para ramjet e para propulsão de foguete durante o voo. Nenhum sistema moderno sequer contempla esse desempenho.

Olhando de volta meio século atrás para a época de grande fé na energia nuclear, é fácil sacudir a cabeça com admiração. O que eles estavam pensando? Certamente acidentes, combates e descuido impediriam que tudo isso terminasse bem. Os projetistas de drones de hoje podem sonhar com pequenos turboélices nucleares, mas podem contar com pouco apoio para essas idéias.
Menos para helicópteros movidos a energia nuclear.

A imaginação da GE no projeto sonhava com um mundo maravilhoso em movimento, mesmo que todo esse trabalho movesse apenas conceitos.

Traduzido por Pacto de Varsóvia.

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