Spazio, verso la nascita di un razzo autofago: come funziona

Spazio, verso la nascita di un razzo autofago: come funziona

Un gruppo di ingegneri fa un importante passo avanti nella creazione di un motore autofago in grado di lanciare un razzo nello spazio

Che lo si voglia usare per scagliare frecce ad alta velocità come facevano i mongoli nel XIII secolo o per mandare l’uomo sulla Luna come fatto dalla NASA nel secolo scorso, il principio base del razzo è sempre lo stesso: si prende del carburante, lo si mette in un contenitore e gli si da fuoco, in modo da spingere il razzo in avanti o verso l’alto.

Di solito i razzi spaziali moderni si compongono di due o più stadi, ognuno dotato del proprio motore e carburante, che vengono fatti separare dal razzo dopo che gli hanno fornito la necessaria spinta, esaurendo il loro carburante.

In tal modo, il razzo diventa più leggero e riesce a raggiungere la velocità di fuga dal campo gravitazionale terrestre nel modo più efficiente possibile, come spiega Mark Thompson su Universe Today.

Questo sistema presenta il problema che una parte sostanziale del carico trasportabile dal razzo è in effetti occupata dai vari stadi; non sarebbe bello se si potesse utilizzare tale capacità per portare invece nello spazio carichi utili, come strumentazione scientifica o anche esseri umani?

È proprio quello che si prefigge di fare un nuovo sistema in fase di sviluppo da parte di un gruppo di ingegneri scozzesi: un motore per razzi che si alimenta…usando se stesso come carburante.

Come funziona un razzo autofago

In realtà il concetto di un motore per razzo che si autoalimenta non è nuovo, dato che risale addirittura al 1938, ma bisognerà aspettare fino al 2018 per assistere a un test pratico, grazie al lavoro combinato di ricercatori delle università di Glasgow (Scozia) e Dnipro (Ucraina).

Stavolta, col supporto dell’università di Kingston (Inghilterra), gli ingegneri scozzesi, hanno fatto un ulteriore passo avanti, dimostrando che il motore funziona anche usando carburanti liquidi più energetici, senza per questo provocare il collasso della fusoliera di plastica che lo contiene.

Noi facciamo invece un passo indietro per chiederci: ma come funziona in pratica un motore “autofago”? L’idea è quella di usare il calore residuo della combustione per fondere gradualmente la fusoliera, con la plastica fusa che viene “data in pasto” alla camera di combustione e brucia in aggiunta al carburante liquido.

Il processo, che chiaramente determina una riduzione del consumo e dello spazio per immagazzinare il carburante necessario per il lancio, è stato filmato in questo video:

I risultati dei test di Ouroboros-3

Il motore è stato opportunamente chiamato Ouroboros-3, come il simbolo del serpente/drago che si mangia la coda nell’iconografia egizia e nella tradizione magica greca (e potente società segreta nei meravigliosi videogiochi della saga di Trails, di cui ho parlato sul vecchio blog).

Un Ouroboros disegnato in un trattato alchemico del 1478. Credit: anonimo illustratore medioevale

I test sono stati effettuati presso il MachLab nella base aerea Machrihanish (Scozia) da un gruppo di ingegneri diretto dal prof. Patrick Harkness della James Watt School of Engineering, facente parte della suddetta università di Glasgow.

Il motore, contenuto in una fusoliera di plastica di polietilene ad alta densità e alimentato da una miscela di ossigeno gassoso e propano liquido, ha prodotto durante il test 100 newton di spinta (dove 1 newton equivale alla forza necessaria a imprimere alla massa di un chilogrammo un’accelerazione di un metro al secondo quadrato).

Cosa fondamentale per un motore destinato a un razzo, tale spinta è rimasta costante anche durante la fase autofaga, in cui il consumo della fusoliera ha fornito circa un quinto del carburante totale utilizzato. Vale la pena di notare che in questo modo si riduce anche la quantità di detriti spaziali prodotti (un tema molto caldo di cui ho parlato qui).

Infine, i test hanno anche dimostrato che la potenza del motore può essere controllata, col gruppo che è riuscito ad accelerarlo, rallentarlo, farlo ripartire e azionarlo a intermittenza.

Verso un razzo autofago: ottimismo per il futuro

I risultati sono stati ovviamente accolti con entusiasmo da Harkness e dal suo gruppo in quanto, come spiegato sul sito stesso dell’università di Glasgow, questo è un passo essenziale sulla strada per arrivare a sviluppare un motore che riesca a supportare il lancio di un razzo nello spazio.

Infatti, l’obbiettivo dichiarato è ora riuscire a scalare le prestazioni dei sistemi di propulsione autofagi, in modo da generare l’ulteriore spinta necessaria a tal fine.

I presupposti, perlomeno dal punto di vista economico, ci sono tutti: sono infatti già pronti finanziamenti da parte della UK Space Agency (UKSA) e dello Sciences and Technology Facilities Council (STFC), che fa parte della UK Research and Innovation (UKRI).

Non resta quindi che guardare speranzosi a un futuro più efficiente e sostenibile per i motori per razzi, guidato dall’innovazione britannica (ed europea in generale). Nel frattempo, per chi volesse approfondire, lo studio del gruppo è stato presentato all’AIAA SciTech Forum il 10 gennaio scorso ed è disponibile qui.

(Originariamente pubblicato su Storie Semplici. Il titolo dell’autore potrebbe essere modificato dalla redazione)

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Pubblicato da Girolamo Castaldo

I miei interessi principali sono scacchi, sci, anime, manga, videogiochi, musica e (astro)fisica. Storie Semplici: http://storiesemplici.substack.com

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