Il propulsore ionico è la prima cosa che immaginiamo quando pensiamo ai razzi spaziali? sicuramente no. La prima cosa che ci viene in mente è il classico vettore a propulsione chimica, una costante nell’immaginario collettivo di film, serie tv ma in generale tutto il medium di intrattenimento e non solo. In effetti un modo abbastanza “primordiale” per concepire una propulsione se ci si pensa, il vettore va in alto tramite la reazione contraria della spinta verso il basso di una “esplosione controllata” di propellente. Ingegneristicamente possiamo concepire questo metodo come il più rischioso, considerando che è il principale motivo di test andati male nella storia spaziale mondiale.
Perché sono inefficienti?
Il propellente chimico è naturalmente, come già specificato, estremamente pericoloso in termini di affidabilità. La reazione tra combustibile e ossidante deve essere accuratamente controllata. Qualsiasi malfunzionamento porta ad esplosioni devastanti. Senza dimenticare l’estrema sollecitazione a variabili esterne durante il decollo come: vibrazioni, temperature elevate e forze dinamiche.
Non dobbiamo dimenticare il forte inquinamento ambientale dato in particolare modo da i propellenti ipergolici (quando avviene un contatto naturale tra combustibile e comburente), che causano nell’atmosfera profondi danni non trascurabili.
Il principale fattore è, però, il costo estremamente elevato di una opera di questo tipo, considerando i controlli rigorosi e le migliaia di accortezze che bisogna mantenere in fase progettuale dello sviluppo. Tutti elementi che il propulsore ionico può facilmente moderare.
Al momento possiamo viaggiare con propulsori ionici?
Il propulsore ionico è già utilizzato in ambito recente, di conseguenza i progressi sono stati parecchi e di notevole ispirazione. Vengono usufruiti in particolare modo negli ambiti di aggiustamento orbitale, lancio di sonde e in generale per le missioni che richiedono un lungo utilizzo di energia (come ad esempio BepiColombo attualmente in viaggio verso Mercurio). Sembra inoltre interessante l’opinione espressa da Space X di utilizzarlo anche per i nuovi razzi riutilizzabili attualmente in fase di testing, ma già riusciti in molte occasioni.
Alternativa nei propulsori ionici
Le alternative al propulsore ionico sono molteplici, tutte altrettanto valide e migliori dei propulsori chimici, anche se sicuramente meno efficienti per quanto riguarda diversi fattori.
Propulsori ad “effetto Hall”, evoluzione del propulsore ionico
I propulsori a effetto Hall sono ancora acerbi ma in continua evoluzione nel campo della propulsione spaziale elettrica, utilizzata per correggere orbite satellitari, mantenere posizioni e, più recentemente, per missioni interplanetarie. Questi sistemi sfruttano campi magnetici per accelerare il gas ionizzato, producendo una spinta continua ma a basso livello.
I progressi nella tecnologia dei propulsori a effetto Hall mirano a migliorare ulteriormente l’efficienza, aumentando la potenza di spinta senza sacrificare il basso consumo di propellente. Un campo di sviluppo promettente è la combinazione di questi motori con reattori nucleari per fornire energia sufficiente per missioni nello spazio profondo, come viaggi verso Marte.
Propulsori al plasma “VASIMIR”
I propulsori a plasma sono anch’essi simili al propulsore ionico, in particolare il propulsore a magnetoplasma ad impulso variabile ( quindi VASMIR), sono un’innovativa tecnologia di propulsione spaziale che utilizza il plasma, un gas ionizzato, per generare spinta. Questa tecnologia è promettente per missioni spaziali di lunga durata, grazie alla sua alta efficienza e alla possibilità di modulare la spinta a seconda delle esigenze della missione.
Ma a che punto siamo?
L’azienda Ad Astra Rocket Company, guidata dall’astronauta Franklin Chang-Díaz, è la principale sviluppatrice del VASMIR. Attualmente, l’azienda sta lavorando per rendere il propulsore operativo, testandolo in diverse condizioni e pianificando l’integrazione su future missioni spaziali.
I propulsori a plasma come il VASMIR rappresentano una tecnologia molto promettente per l’esplorazione spaziale a lungo raggio, con l’obiettivo di rendere più efficienti e veloci le missioni interplanetarie.
Propulsori nucleari
I propulsori nucleari sono l’alternativa più concreta e non offre impegnative sfide ingegneristiche, offrendo una combinazione di alta efficienza e potenza. Esistono due principali tipi di propulsione nucleare per lo spazio: motori nucleari termici (NTP) e propulsione nucleare elettrica (NEP). A differenza delle altre tecnologie, dove prevedevano comunque un’alimentazione nucleare in relazione al plasma o al gas, questi vettori sfruttano unicamente questa forza di spinta.
Sono il doppio più veloci nel lasciare l’atmosfera, e non avendo un materiale infiammabile che viene bruciato, possono durare molto di più, garantendo efficienza e abbattendo i costi. Che siano quindi il futuro?
Le scelte non mancano
Tutte queste tecnologie combinate non vanno prese singolarmente, ma è possibile abbinarle, come già detto, al propulsore ionico. Le sfide sono notevoli, ma i risultati aspettano solo il team che abbia il coraggio di coglierle, non solo in ambito del propulsore ionico. I nuovi Ingegneri saranno cruciali per poter avanzare in questo campo, nell’attesa che il prossimo pioniere ci renda possibile il viaggio spaziale “veloce”.
