Skylon, l’aereo a razzo del futuro

ESA ed UKSA stanno investendo in un mezzo aerospaziale di nuova concezione

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Aereo per volo atmosfera spazio riutilizzabile Skylon

L’esplorazione spaziale è da sempre alla ricerca di soluzioni che consentano di risparmiare tempo e soprattutto soldi e per il futuro le agenzie e le compagnie spaziali investono in sistemi di trasporto riutilizzabili che vengono definite SSTO, acronimo di single-stage-to-orbit.

Si tratta di sistemi missilistici capaci di decollare e andare nello spazio senza utilizzare razzi di spinta addizionali sganciabili o stadi multipli sacrificabili e, soprattutto, in grado di rientrare autonomamente per essere, dopo un breve periodo di verifica, riutilizzati.

Le prime navi spaziali a utilizzare in parte questo concetto sono state lo space Shuttle della NASA e il progetto sovietico Buran, due veicoli concettualmente simili, entrambi riutilizzabili e progettati per rendere i lanci spaziali più accessibili.

Entrambi, però, presentavano un inconveniente: i due veicoli erano in grado di entrare in orbita grazie a due razzi ausiliari e un grosso serbatoio esterno di carburante che, una volta esaurito, veniva sganciato e non poteva essere riutilizzato.I razzi invece venivano sganciati e recuperati, ma i costi per il loro riutilizzo, limitato, erano considerevoli.

Lo Skylon veste i concetti SSTO, il suo design ci mostra sostanzialmente una grande fusoliera a forma di missile con un paio di alette sul naso, pinne caudali, ali corte e tozze a metà della sua lunghezza con alle estremità due motori eleganti, fissati vicino al corpo dell’aereo.

Questo aereo orbitale rivoluzionario sarà in grado di decollare convenzionalmente da una normale pista di aeroporto, per poi dirigersi verticalmente verso l’alto, nello spazio, in un colpo solo. La sua funzione più probabile nel mercato del volo spaziale sarà quella di un veloce veicolo di trasporto per depositare i satelliti al di fuori dell’atmosfera terrestre prima di tornare sulla Terra e atterrare su una pista convenzionale.

Lo Skylon svilupperà una capacità unica, sarà in grado di muoversi tra due zone di volo molto diverse, i cieli e lo spazio esterno, grazie a un componente speciale, i suoi motori Sabre che saranno dotati di una tecnologia all’avanguardia: uno “scambiatore di calore” in grado di surriscaldare le temperature dell’aria del motore, permettendo allo spazioplano di viaggiare cinque volte più velocemente del suono, e non solo. Il sistema sarà in grado di utilizzare il contenuto di ossigeno dell’aria che passa nei suoi motori mentre vola nell’atmosfera terrestre

Il SABRE, acronimo di Synergy Air Breathing Engine presto potrà essere testato grazie all’aiuto dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e della UK Space Agency (UKSA). Questo rivoluzionario motore ipersonico ha recentemente compiuto un grande passo in avanti verso la fruizione. L’idea alla base del motore SABRE è semplice. Durante il decollo e la fase di salita, il motore raccoglie l’aria dell’atmosfera e la utilizza per generare propulsione (raggiungendo velocità fino a Mach 5.4). Una volta raggiunta un’altitudine di circa 25 km, si innesca la propulsione a razzo che accelererà il razzo fino a Mach 25 per raggiungere l’orbita.

Il motore è opera del produttore aerospaziale britannico Reaction Engines, società nata nel 1989 con l’intento di realizzare un propulsore ipersonico capace di combinare l’efficienza del carburante dei jet con la potenza e le alte velocità dei razzi. Con UKSA, l’ESA ha recentemente esaminato la progettazione preliminare del nucleo del dimostratore del motore, portando così il motore su scala reale e un passo più vicino alla realizzazione. Come Mark Ford, capo della sezione di ingegneria propulsiva dell’ESA, ha indicato in un recente comunicato stampa dell’ESA: “La conclusione positiva della nostra revisione preliminare del design segna una tappa importante nello sviluppo di SABRE. Conferma che la versione di prova di questa nuova rivoluzionaria classe di motori è pronta per l’implementazione“.

L’esame congiunto è stato l’ultimo tassello inserito da ESA e Reaction Engines per sviluppare il motore SABRE. Nel 2010, l’ESA fu ufficialmente coinvolta, dopo aver condotto una revisione indipendente della redditività del motore, che dette il via al governo britannico di investire per conto di UKSA. Nel 2012 ESA e Reaction Engines hanno collaborato al collaudo del precongelatore del motore. Questo elemento, essenziale per SABRE, assicura che il flusso d’aria calda che entra a velocità ipersoniche sia mantenuto a temperature costanti.

Questi test hanno completamente convalidato il precooler, dimostrando che ha funzionato bene a temperature dell’aria ambiente.
Secondo Richard Varvill, Chief Technology Officer di Reaction Engines, questo processo di convalida passo passo è una delle cose che distingue SABRE: “Uno dei grandi vantaggi del concetto di propulsione SABRE è che è totalmente modulare dal punto di vista del design e delle prospettive operative. Pertanto è possibile sottoporre ciascuno dei componenti chiave del motore a rigorosi collaudi a terra, che imitano completamente le condizioni operative in cui il motore dovrà affrontare il volo Mach 5 a un’altitudine di 25 km“.

Lo sviluppo del nucleo del motore è iniziato nell’ottobre 2016 , una volta terminati i test, Reaction Engines ed ESA cercheranno di convalidare gli scambi di calore del motore, i moduli turbomacchine e la capacità di miscelare l’aria e l’idrogeno liquido per generare la combustione.

Il collaudo del dimostratore di base avverrà presso l’impianto di prova dedicato dell’azienda a Westcott Venture Park, nel Buckinghamshire. Come ha affermato Chris Castelli, direttore dei programmi presso l’Agenzia spaziale del Regno Unito: “Come sede del primo motore a reazione, il Regno Unito vanta un ricco patrimonio aerospaziale e competenze di fama mondiale. Questo è un punto di riferimento emozionante per Reaction Engines nello sviluppo del suo motore SABRE, che potrebbe rivoluzionare sia l’accesso allo spazio che i viaggi internazionali alimentando gli aerei a cinque volte la velocità del suono. La moderna strategia industriale del governo sta mettendo il Regno Unito in prima linea nelle tecnologie aerospaziali all’avanguardia, assicurandoci di prosperare nella nuova era dello spazio commerciale. Il nostro investimento di 60 milioni di sterline in SABRE è un ottimo esempio di come appoggiamo le attività di domani. ”

Secondo le dichiarazioni rilasciate dai funzionari di Reaction Engine, quest’ultima revisione apre le porte a diverse fasi di test che l’azienda intraprenderà nei prossimi 18 mesi. Questi culmineranno nel primo test completo del motore ultimato che, se funzionerà, potrebbe rivoluzionare il volo spaziale che non avverrà più con l’utilizzo di razzi esterni, booster o serbatoi sbanciabili ingombranti e pericolosi.

L’adozione del sistema SABRE, inoltre, permetterà una notevole riduzione del costo dei lanci spaziali e genererà una serie di effetti interessanti dal punto di vista commerciale. Questo sistema potrebbe incentivare il lancio di piccoli satelliti a un basso costo o trasportare equipaggi in orbita.

Il SABRE potrebbe incentivare anche il turismo spaziale con aerei capaci di decollare, entrare in orbita e tornare autonomamente sulla Terra.

Fonti:.armaghplanet.com; universetoday.com