Wednesday, 19 Sep 2018

NASA, su Marte con un’astronave a propulsione nucleare?

Nella corsa per sbarcare uomini su Marte, la NASA starebbe riconsiderando i progetti sviluppati negli anni ’70 per astronavi a propulsione nucleare. Un’astronave a propulsione nucleare ridurrebbe il tempo di viaggio verso il Pianeta Rosso a poco più di tre mesi e permetterebbe di risolvere il problema della propulsione per il viaggio di ritorno.

L’anno scorso, la NASA ha collaborato con BWXT Nuclear Energy Inc. per un contratto da 18,8 milioni di dollari per progettare un reattore e sviluppare combustibile da utilizzare in un motore a propulsione nucleare-termica per i viaggi nello spazio profondo. Per l’agenzia spaziale americana si tratta di un vero e proprio ritorno ad una tecnologia sviluppata durante la guerra fredda e poi abbandonata dopo la decisione di non tornare sulla Luna e tanto meno, puntare verso Marte nei decenni successivi. Il contratto con BWXT Nuclear Energy Inc segna il ritorno degli Stati Uniti a un’idea tuttora perseguita anche da Russia e Cina.

Un modello di un razzo a propulsione nucleare che utilizza la fissione nucleare per generare la propulsione. (Science & Society Picture Library tramite Getty Images)

A differenza dei razzi convenzionali che bruciano carburante per creare spinta, un propulsore nucleare usa il reattore per riscaldare un propellente come l’idrogeno liquido, che poi si espande attraverso un ugello, generando energia e spinta di propulsione.

Parliamo di un sistema in grado di raddoppiare l’efficienza con cui l’astronave utilizza il carburante, consentendo la realizzazione di una struttura drasticamente più piccola e un tempo di viaggio più breve” come ha affermato Stephen Heister, professore alla Purdue University School of Aeronautics and Astronautics. “Si tratterebbe di un vantaggio enorme, specialmente per missioni molto lunghe che richiedono molto propellente come può essere un viaggio andata e ritorno su Marte.”

Mentre il sistema sarebbe un mercato di nicchia nell’industria nucleare globale, potrebbe essere molto redditizio per la società che sviluppasse la tecnologia, specialmente in nazioni come gli Stati Uniti, dove il settore dell’energia atomica è rimasto in stasi per decenni.

L’applicazione delle funzionalità di BWXT per i sistemi di produzione per le applicazioni spaziali è un’area di sviluppo tecnico modesta ma estremamente importante“, ha affermato Jonathan Cirtain, vicepresidente per i programmi di tecnologia avanzata di BWXT. “La dimensione del mercato è direttamente legata alla facilità con cui questi sistemi possono essere fabbricati e come questi sistemi di energia nucleare nello spazio per la potenza elettrica o propulsiva si confrontano con fonti alternative“.

Negli Stati Uniti, in Europa e in Giappone, norme severe, ritardi nello sviluppo, sfiducia e opposizione politica hanno bloccato lo sviluppo dell’energia nucleare e contribuito a far fallire i pionieri dell’industria come la Westinghouse Electric Co., mentre paesi come la Germania, la Corea del Sud e Taiwan stanno invece cercando energie rinnovabili o gas naturale a basso costo, lasciando di fatto solo a Cina e Russia il monopolio nello sviluppo di nuove centrali nucleari.

La russa Rosatom Corp. ha annunciato che quest’anno prevede di testare un prototipo di motore nucleare per un veicolo spaziale in grado di arrivare su Marte. La Russia finora ha guidato la ricerca sul campo e ha dispiegato più di 30 reattori a fissione nello spazio, secondo l’Associazione mondiale per il nucleareLa Cina intende utilizzare navette a propulsione atomica come parte dei suoi piani di esplorazione spaziale fino al 2045, secondo quanto riporta la Xinhua News Agency.

La NASA è in competizione nella corsa verso Marte con industriali come Elon Musk, che ha anche promesso di fondare una colonia sul pianeta rossoSpace Exploration Technologies Corp., fondata da Musk, sta sviluppando un motore a ossigeno liquido e metano. Blue Origin di Jeff Bezos sta testando un motore che utilizza ossigeno liquido e gas naturale liquefatto.

La NASA sta pensando alla tecnologia nucleare anche per alimentare una base permanente una volta arrivati ​​su Marte. L‘agenzia e il Dipartimento dell’Energia stanno sviluppando un reattore a fissione nucleare per lo spazio, noto come Kilopower, in grado di fornire fino a 10 kilowatt di potenza ed essere dispiegato sulla Luna e su altri pianeti. La NASA ha già utilizzato generatori termoelettrici a radioisotopi in precedenti missioni spaziali, per esempio, il rover marziano Curiosity funziona con questa tecnologia.

Il rendering di un artista di un’astronave a propulsione nucleare di BWXT.
Fonte: BWXT Nuclear Energy Inc.

Per BWXT, il contratto della NASA è solo l’ultimo nel suo lungo pedigree nel settore. La compagnia è una propaggine di Babcock & Wilcox, che ha progettato e costruito alcuni dei primi reattori nucleari e sottomarini atomici al mondo, e ha lavorato a studi di fattibilità per sistemi di propulsione nucleare nello spazio con diverse agenzie statunitensi negli ultimi decenni. Il suo ultimo contratto scade a settembre 2019.

Nel piano di esplorazione umana della NASA per Marte, sviluppato nel 2009, la propulsione termica nucleare è l’opzione preferita. Altre due tecnologie considerate sono la propulsione solare-elettrica e chimica. I razzi termici nucleari furono per la prima volta studiati e testati dalla NASA tra il 1955 e il 1972, prima che il Congresso cancellasse il programma per i timori sui costi. La NASA ha rivisitato alcune volte la propulsione termica nucleare nel corso degli anni, ma non è andata oltre gli studi di fattibilità.

I significativi progressi nella ricerca sui materiali e nello sviluppo tecnologico hanno permesso di prendere in considerazione nuovi materiali per i componenti critici del reattore“, ha affermato Cirtain di BWXT.

Un prototipo di un motore nucleare a grandezza naturale per applicazione di veicoli a razzo, o NERVA, nel 1967.
Fonte: Bettmann Archives via Getty Images

“Un sistema di propulsione nucleare fornirebbe la flessibilità di abortire e rientrare sulla Terra anche a metà missione” ha detto Jeffrey Sheehy, ingegnere capo della direzione di missione della tecnologia spaziale della NASA. “La novità del design del reattore limita la quantità di combustibile nucleare necessaria per eseguire una manovra di propulsione. Sarebbe possibile riavviare quel motore più volte“.

Lo svantaggio sarebbe do dover schermare l’equipaggio dalle radiazioni del reattore ma la velocità maggiore di una nave a propulsione nucleare ridurrebbe il tempo in cui gli astronauti sono esposti alle radiazioni cosmiche.

La propulsione nucleare potrebbe essere l’opzione migliore per i viaggi nello spazio profondo ma le complessità della tecnologia e dei test potrebbe comportare dei costi di sviluppo molto alti e questa potrebbe rivelarsi una barriera importante ma l‘utilizzo della tecnologia sviluppata dalla NASA decenni fa potrebbe contribuire ad accelerare il processo” ha affermato  Claudio Bruno, professore all’Università del Connecticut.

Arrivare su Marte non è un compito da poco: richiede un volo spaziale di 55 milioni di chilometri, più di 100 volte la distanza dalla Terra alla Luna. La NASA probabilmente non invierà esseri umani verso il pianeta rosso almeno fino agli inizi degli anni ’30.

I test di terra richiederebbero un sistema costoso per catturare e rimuovere minuscoli materiali radioattivi, secondo il prof. Heister dell‘Università di Purdue.

L’esplorazione dello spazio è una passione accattivante che hanno in molti, non necessariamente motivati ​​dal profitto“, ha detto Heister. “Tra noi spesso scherziamo sul fatto che il modo migliore per diventare milionari nel settore della propulsione spaziale è iniziare da miliardario“…

Fonte: Business Insider

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