Un innovativo propulsore elettrico ha superato il primo test e potrebbe sostenere le future missioni umane dirette su Marte
Una tecnologia in grado di spingere missioni con equipaggio su Marte e veicoli spaziali robotici in tutto il sistema solare è stata recentemente messa alla prova presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, nel sud della California. Il 24 febbraio, per la prima volta da anni e a livelli di potenza superiori a qualsiasi test precedente negli Stati Uniti, un team ha acceso un propulsore elettromagnetico alimentato a vapore di litio metallico. Questo prototipo ha raggiunto livelli di potenza superiori a quelli dei propulsori elettrici più potenti attualmente in servizio presso l’agenzia spaziale. I preziosi dati ricavati dalla prima accensione di questo propulsore saranno utili per una prossima serie di test. Durante cinque accensioni, l’elettrodo di tungsteno al centro del propulsore ha brillato di un bianco intenso, raggiungendo temperature superiori a 2.800° C. La ricerca è stata condotta presso l’Electric Propulsion Lab del JPL, sede dell’impianto sottovuoto per propellenti metallici condensabili, una risorsa nazionale unica nel suo genere per testare in sicurezza i propulsori elettrici che utilizzano propellenti a vapore metallico a livelli di potenza fino a megawatt.
Propulsione elettrica
La propulsione elettrica utilizza fino al 90% in meno di propellente rispetto ai tradizionali razzi chimici ad alta spinta. Gli attuali propulsori elettrici, come quelli che alimentano la missione Psyche della NASA, utilizzano l’energia solare per accelerare i propellenti, producendo una spinta bassa e continua che raggiunge velocità elevate nel tempo. Il JPL della NASA sta testando un propulsore magnetoplasmadinamico (MPD) alimentato al litio, una tecnologia studiata fin dagli anni ’60 ma mai utilizzata operativamente. Il motore MPD si differenzia dai propulsori esistenti perché utilizza correnti elevate che interagiscono con un campo magnetico per accelerare elettromagneticamente il plasma di litio.
Durante il test, il team ha raggiunto livelli di potenza fino a 120 kilowatt. Si tratta di oltre 25 volte la potenza dei propulsori di Psyche, che attualmente utilizza i propulsori elettrici più potenti di qualsiasi veicolo spaziale della NASA. Nel vuoto dello spazio, la forza delicata ma costante fornita dagli attuali propulsori di Psyche può accelerare il veicolo spaziale fino a circa 200.000 km/h.
“La progettazione e la costruzione di questi propulsori negli ultimi due anni hanno rappresentato una lunga preparazione a questo primo test“, ha affermato James Polk, ricercatore senior presso il JPL. “È un momento importantissimo per noi perché non solo abbiamo dimostrato che il propulsore funziona, ma abbiamo anche raggiunto i livelli di potenza che ci eravamo prefissati. E sappiamo di avere un buon banco di prova per iniziare ad affrontare le sfide legate all’ampliamento della produzione.“
Passare all’elettrico
Per osservare il test, i ricercatori hanno guardato attraverso un piccolo oblò nella camera a vuoto raffreddata ad acqua, lunga 8 metri. All’interno, il propulsore si è acceso, il suo elettrodo esterno a forma di ugello si è illuminato di luce incandescente emettendo un vibrante pennacchio rosso. Polk ha studiato i propulsori MPD alimentati al litio per decenni, avendo lavorato alla missione Dawn della NASA e alla Deep Space 1, la prima dimostrazione di propulsione elettrica oltre l’orbita terrestre.
Il team punta a raggiungere livelli di potenza compresi tra 500 kilowatt e 1 megawatt per propulsore nei prossimi anni. Poiché l’hardware opera a temperature così elevate, dimostrare che i componenti possono resistere al calore per molte ore di test sarà una sfida fondamentale. Una missione umana su Marte potrebbe richiedere da 2 a 4 megawatt di potenza, il che implicherebbe l’utilizzo di più propulsori MPD, che dovrebbero funzionare per oltre 23.000 ore.
Un potenziale enorme
I propulsori MPD alimentati al litio hanno il potenziale per operare ad alti livelli di potenza, utilizzare il propellente in modo efficiente e fornire una spinta significativamente maggiore rispetto ai propulsori elettrici attualmente in uso. Una volta sviluppati completamente e abbinati a una fonte di energia nucleare, potrebbero ridurre la massa al lancio e supportare i carichi utili necessari per le missioni umane su Marte.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su NASA\JPL
