Análise Técnica Abrangente de Sistemas de Propulsão Térmica Nuclear e Elétrica Nuclear para Exploração Interplanetária

O avanço da civilização humana no sistema solar é fundamentalmente restrito pelas limitações de densidade de energia da propulsão química. A propulsão nuclear, abrangendo arquiteturas térmicas, elétricas e de pulso, oferece um salto transformador em impulso específico e capacidade de carga útil ao aproveitar a alta densidade energética da fissão nuclear. Este relatório fornece um exame tecnicamente rigoroso da evolução, física e design dos sistemas de foguetes nucleares. Começa com uma reconstrução histórica detalhada dos programas Project Rover e NERVA dos Estados Unidos, juntamente com o desenvolvimento do RD-0410 da União Soviética, destacando a conquista de impulsos específicos superiores a 840 segundos. A física fundamental da cinética de nêutrons e transferência de calor em ambientes extremos é derivada, focando nas correlações de McCarthy-Wolf e Taylor para hidrogênio supercrítico. Uma análise comparativa de propelentes—hidrogênio líquido, amônia e metano—revela os compromissos críticos entre eficiência de massa e densidade de armazenamento. Conceitos avançados, incluindo reatores de núcleo gasoso, lâmpadas nucleares e a propulsão por pulso do Project Orion, são avaliados quanto ao seu potencial para alcançar velocidades interestelares. O relatório conclui com uma análise da atual missão DARPA/NASA DRACO e a transição para combustíveis de Urânio Baixamente Enriquecido de Alto Teor (HALEU), delineando um caminho para a próxima geração de transporte no espaço profundo.