Nasa/Esa Orion spacecraftRoma, 3 feb – Con il nuovo, grande programma di ricerca e sviluppo europeo Horizon 2020, da questo mese di febbraio al 2023 l’Europa giocherà tutte le sue carte per mantenere e consolidare il proprio primato nelle tecnologie spaziali relative in particolare alla robotica e alla propulsione elettrica nello spazio profondo, con l’Italia in testa insieme a Francia e Germania. In realtà, l’Italia parte con un primato chiarissimo: il successo nella realizzazione del lanciatore spaziale Vega, avviato nel 1998 e concluso nel 2007, il cui sviluppo è stato affidato dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) quasi interamente all’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) attraverso il consorzio ELV partecipato dall’industria, pure italiana, Avio. Vega, costruito in fibra di carbonio, è stato progettato per il trasporto in orbita di piccoli carichi, tra i 300 e i 2000 kg, in orbite basse o polari, potendo trasportare due o tre piccoli carichi contemporaneamente e posizionarli correttamente su orbite diverse, capacità non comune nei lanciatori di così piccole dimensioni.

Mentre il lettore, probabilmente, avrà qualche familiarità con il campo della robotica – in fondo e in maggiore o minore misura è affare di tutti i giorni anche qui sulla Terra – la propulsione elettrica nello spazio profondo potrebbe risultare un argomento più ostico ed è su questo che torneremo tra un attimo. Prima ancora, potrebbe sorgere una domanda legittima: perché l’Europa mette qualche miliardo di euro nella ricerca e sviluppo sulle tecnologie spaziali, con tutti i problemi che abbiamo più in basso?

Fig_02 -exoplanetSullo spazio si giocano in realtà tante partite: dai sistemi di geoposizionamento (GPS è l’esempio più ovvio), all’osservazione della Terra per scopi scientifici e per la previsione e gestione delle catastrofi naturali e tecnologiche, al ruolo insostituibile dei satelliti meteorologici e oceanografici, alle telecomunicazioni di tutti i tipi, ai sistemi di osservazione, controllo e guida per scopi militari, fino ovviamente all’osservazione e all’esplorazione dello spazio remoto, immaginando un giorno di uscire perfino dal sistema solare.

Ebbene, ogni satellite in orbita intorno alla Terra, ogni navicella spaziale diretta verso lo spazio remoto, necessita di un sistema di propulsione che deve fare i conti con il vuoto circostante: se sulla Terra un’automobile viaggia grazie all’attrito degli pneumatici con la strada, una nave procede grazie all’elica che spinge indietro l’acqua, un elicottero grazie alle sue pale che spingono l’aria, nello spazio occorre espellere qualche sostanza in una certa direzione: l’oggetto si muoverà in direzione opposta grazie al noto principio di azione e reazione. 

Fig_03 -propulsorePoiché la sostanza da espellere occupa spazio e con la sua massa riduce il carico disponibile a bordo di un satellite o di una navicella spaziale, si è trovato che, caricando elettricamente un gas molto leggero, come xenon o argon, e accelerandolo mediante un campo elettrico molto intenso, si ottiene una spinta sufficiente, ottimizzando sia il carico a bordo sia il consumo dell’energia ottenuta attraverso i pannelli solari installati sui veicoli spaziali.

Una grande varietà di questo tipo di propulsori spaziali, alcuni consolidati e altri in fase di progettazione, è stata presentata dalle industrie nazionali in occasione dell’incontro promosso dall’Agenzia Spaziale Italiana il 13 gennaio scorso a Roma, in cui sono stati chiaramente identificati i punti di forza delle proposte italiane che la stessa nostra agenzia spaziale porterà al tavolo di confronto europeo a partire dal prossimo mese di aprile finalizzato a definire, nel corso del 2015, quali classi di tecnologie dovranno essere finanziate nel quadro del programma di ricerca e sviluppo europeo fino alle dimostrazioni in volo previste dopo il 2020. Numerose piccole e medie imprese italiane hanno inoltre presentato soluzioni di grande interesse, per esempio su classi innovative di accumulatori energetici per far fronte ai periodi di assenza della radiazione solare nel corso dell’orbita di un satellite e per fornire, all’occorrenza, una maggiore potenza per operazioni particolari.

Siccome l’obiettivo è ottenere classi di propulsori più potenti possibile senza pesare sul carico a bordo né sul consumo di elettricità (c’è un limite alla dimensione dei pannelli solari installabili sui veicoli spaziali), l’ASI ha chiesto il contributo del mondo accademico per individuare soluzioni anche completamente nuove. In risposta, nella stessa occasione dell’incontro, è stata presentata dallo stesso autore di questo pezzo una soluzione elaborata dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) insieme a un gruppo di ricerca russo, che prevede di ottenere la propulsione per mezzo di un sistema interamente elettro-meccanico, senza alcuna espulsione di materia ma “attivando” una nuova forza della natura che dalla materia oscura agisce sugli oggetti ordinari in particolari condizioni di rotazione. In pratica, per chi mastica un minimo di fisica elementare, si conservano sia l’energia che la quantità di moto, ma non localmente e nel dominio della materia oscura.

Fig_04 -nuova forza

I test sulla Terra dimostrano che, a parità di propulsione ottenuta, il consumo di elettricità è alcune decine di volte inferiore rispetto agli altri già avanzatissimi propulsori elettriciLe premesse ci sono tutte, quindi, per riaffermare un primato non solo europeo ma molto italiano nel campo delle tecnologie spaziali sulle quali si giocherà una parte importante degli equilibri industriali, militari ed economici del futuro.

Francesco Meneguzzo

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1 commento

  1. […] Dotato di un curriculum sicuramente eccellente, in cui risaltano le competenze nel settore della fisica spaziale, in particolare delle astroparticelle ma non della propulsione spaziale in cui tanta industria italiana è impegnata – e infatti non temiamo smentite sostenendo che il novello presidente non ha competenze specifiche in questo ramo così importante – poteva essere considerato un candidato almeno alla pari con altri eccellenti scienziati italiani per un posto, la presidenza dell’Asi, che vale quanto e più di un ministero, per bilancio e per gli impatti sull’industria, l’economia e …. […]

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