lunedì, dicembre 17

Che accade quando non c’è l’idrazina? La propulsione elettrica, nuova fontiera della navigazione spaziale

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Le periferia sud di Roma è stata ostaggio per diversi giorni della gara delle automobili a trazione elettrica. Uno dei soliti circhi di cui la Capitale potrebbe essere esentata, se ancora tiene a considerarsi una sede di governo, amministrata poi da persone in grado di vantare il proprio ruolo.

Probabilmente l’uso dell’elettricità supererà le frontiere della prossima generazione di automezzi, spostando le aree dell’inquinamento dai centri delle città alle zone dove produrre l’energia in grado di far girare il mondo.

Ma questo un altro capitolo, che prima o poi dovrà essere portato all’attenzione popolare. Noi oggi ci proponiamo di affrontare un altro tipo di energia elettrica per trasporto. Più alta almeno di quella che affrontata sui tavoli delle amministrazioni cittadine. Piùelevate di quota, naturalmente!

Lo facciamo a pochi giorni dalla giornata mondiale dello spazio in cui si commemora il primo volo umano oltre la cortina dell’atmosfera terrestre: era il 12 aprile 1961, quando a bordo della navicella Vostok 1 del peso di 4,7 tonnellate un giovanotto di 27 anni dalla pelle molto chiara pronunciò la celebre espressione poechali che significa semplicemente “andiamo!“, compiendo un’intera orbita ellittica attorno alla Terra, raggiungendo un’altitudine di apogeo di 302 km. a 27.400 km/h. Il suo nome era Jurij Alekseevič Gagarin. Da quel giorno è passato molto tempo e la tecnologia spaziale ha vissuto grandi evoluzioni. Una di queste è stata sicuramente la propulsione elettrica. E cerchiamo di comprendere quali impatti possa avere un’applicazione così apparentemente distante dalla nostra vita quotidiana sull’esistenza civile della razza umana. Chi ci segue con un po’ di assiduità ricorderà con quanta passione abbiamo seguito Triangon, il laboratorio spaziale cinese (negli articoli dell’8 gennaio e 3 aprile firmati da chi vi scrive) e abbiamo dato molti allarmi per lo spargimento in mare di sostanze tossiche come l’idrazina, ovvero l’idruro di azoto impiegato per il controllo orbitale e d’assetto dei veicoli spaziali.

L’idrazina è una sostanza corrosiva, tossica e cancerogena che gli operatori abilitati alla carica dei serbatoi cercano sempre di evitare, anche se ogni operazione va condotta con scafandri simili agli scafandri dei palombari. La stanza viene impiegata ,come dicevamo per il controllo orbitale. Facciamo un esempio. I satelliti operativi dopo essere stati lanciati con i vettori convenzionali, vengono immessi in parcheggio a circa 200 km. di quota e successivamente trasferiti nell’orbita operativa. La fase è complessa è richiede un sistema che sia in grado di operare con assoluta precisione e certamente utilizzando strumenti molto sofisticati. Poi, una volta piazzati nella posizione funzionale, il satellite o la sonda avranno bisogno di correzioni cicliche d’assetto in modo da poter essere puntati correttamente rispetto all’obiettivo per cui sono stati progettati e al Sole per l’orientamento dei pannelli e la ricarica delle batterie. Questa operazione si compie con dei propulsori secondari, carichi di questi prodotti chimici prima esposti. Un processo necessario, che la nuova generazione delle macchine spaziali sta superando, sia pur con estrema difficoltà, con la propulsione elettrica. Non è semplice dire da quanto tempo si stia lavorando a questi progetti. La prima idea di utilizzare il segmento elettrico nello spazio può essere ricondotta a Robert Goddard nel 1906 e venti anni dopo a Hermann Oberth. È comprensibile che se allo scienziato del Massachusetts e al fisico della Transilvania non si può negare la capacità estrema nell’intuire alcuni passaggi della ricerca pura, sarebbe stato ben complessa per loro la formulazione progettuale che solo un secolo dopo si attuerà a livello commerciale.

Come sembra più verosimile, sarebbe Ernst Stuhlinger ad aver formulato le basi di questa nuova disciplina. Ma Stuhlinger, diciamolo subito, era un ingegnere tedesco, spentosi appena nel 2008 e faceva parte di quel gruppo di bricconcelli del nazismo recuperati dalle forze americane nel 1945 e redenti sotto l’ombra della bandiera a stelle e strisce. Sicuramente uno dei grandi geni dello spazio mondiale. Le ricerche in tal senso però sono state segretate dal Pentagono per molto tempo e se qualche industria statunitense si è servita di propulsione elettrica per i suoi satelliti, ovviamente militari, in Europa le notizie sono state molto tardive, anche a livello di lavori scientifici.

La tecnologia russa, pur differente ha fatto molti progressi in materia, prevalentemente per manovre su orbite geostazionarie, ovvero a circa 36.000 km. di quota dove esiste una sorta di equilibrio solidale tra la Terra e il corpo celeste che vi si posiziona. In ogni caso ancora i propulsori elettrici generano una spinta inferiore rispetto ai propulsori chimici a causa degli attuali limiti tecnologici nella potenza disponibile a bordo delle sonde spaziali e la limitazione non riduce le speranze di una radicale rivoluzione di questi apparati. In Italia le ricerche sono molto avanzate e l’industria privata sta mostrando una forte capacità di aggredire l’affare, che come è comprensibile, si mostra molto promettente.

Quella attualmente in essere, nella letteratura mondiale ripone le sue basi in base al fluido di lavoro, ovvero il flusso ionico che utilizza un meccanismo di accelerazione di tipo elettrostatico o al plasma con un’accelerazione di tipo elettromagnetico. Ma di questo, proprio se richiesto, ne parleremo a tempo debito.

In ogni caso si tratta di scelte fortemente radicali che puntano ad un miglioramento non solo per le terminazioni ambientali, quanto anche per la salute dei tecnici che offrono le proprie prestazioni. Per chiudere, una curiosità. Il primo test concreto avvenne il 20 luglio 1964, con il SERT-1, una sonda della NASA utilizzata proprio per testare il progetto del propulsore ionico elettrostatico. L’apparecchiatura fu realizzata per il Glenn Research Center di Brookpark con due motori elettrici a bombardamento elettronico che funzionarono per 31 minuti. Nel 1970 il test fu ripetuto con due propulsori di mercurio. La miope riduzione degli investimenti ha lasciato poi invecchiare nei cassetti tanti studi di teste pensanti molto promettenti.

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