di  -  lunedì 20 gennaio 2014

Iniziamo il nuovo anno andando a presentare la “puntata conclusiva” della serie di post sui Sistemi Propulsivi Aeronautici iniziata nel 2013, ed in particolare in questa puntata conclusiva andremo a completare l’argomento con una panoramica su alcuni altri progetti presentati grossomodo tra il 1950 ed i giorni nostri.

ANCORA UN MISSILE NUCLEARE – PROJECT ORION

Se sul fronte militare le idee “estreme” portarono all’ideazione (ed ad un parziale sviluppo) di due progetti come il Convair X-6 ed il Project Pluto, sul fronte della ricerca spaziale le idee non furono da meno e portarono all’ideazione di un vettore spaziale propulso da un particolare sistema basato su “esplosioni nucleari“.

Tale progetto venne chiamato Project Orion, ed il suo scopo era quello di sviluppare un inedito vettore spaziale (o quantomeno il sistema propulsivo) capace di raggiungere prestazioni impensabili con i tradizionali sistemi di propulsione di tipo chimico.

L’idea alla base del progetto venne presentata nel 1946, ma solo nel 1958 si diede inizio ad un programma di studi vero e proprio che mise in evidenza le potenzialità correlate allo sviluppo di una tecnologia in grado di rendere maggiormente fattibili (ed economici) i viaggi interplanetari, ma che si scontrava con tutta una serie di problematiche tecniche compresa quella relativo al fallout radioattivo che un tipo di propulsione nucleare poteva presentare.

Nell’ambito del Project Orion il sistema di propulsione ideato si basava su esplosioni nucleari (e pertanto su una tecnologia tutto sommata ben nota, rispetto ad altre soluzioni basate sempre sull’energia atomica ma “meno convenzionali”) generate da una serie di ordigni costituenti il sistema di propulsione, che generavano contemporaneamente una elevatissima spinta ed un elevatissimo Impulso Specifico (indice dell’efficienza del processo di trasformazione dell’energia contenuta nel combustibile in spinta), in grado di raggiungere velocità nella sezione di scarico superiori ai 100.000 km/h.

Sebbene la velocità allo scarico fosse così elevata, il sistema propulsivo era stato ideato in maniera da consentire che le esplosioni nucleari si sviluppassero verso l’esterno di sistema, e gli impulsi da esse generati venivano trasformati in spinta attraverso l’impiego di un particolare sistema costituito da un grosso disco posto all’estremità inferiore del sistema di propulsione in grado di ricevere tale impulso e trasformarlo in spinta per il razzo, e dalla somma e distanza tra le varie esplosioni era pertanto possibile regolare l’intensità di tale spinta.

Diverse versioni dell’ipotetico razzo vennero proposte, e le dimensioni di questo variavano da quelle di un normale razzo spaziale (diametro del’ordine di 10-20m) a quelle incredibili che prevedevano un diametro di 400m (trascurando tutte le altre dimensioni), valori che rendono bene l’idea di quanto il progetto fosse “estremo” sotto tutti gli aspetti, sebbene dal punto di vista tecnologico ci si affidasse a quanto disponibile all’epoca.

Il Project Orion non vide mai la luce, anche a causa del ban nel 1963 riguardante gli esperimenti nucleari in atmosfera, ma è evidente l’entità dell’eredità lasciata da tale progetto in termini di studi effettuati e di problematiche tecnologiche affrontate.

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(Project Orion – schema del razzo – Courtesy of Wikipedia)

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(Project Orion – schema del razzo – Courtesy of www.bisbos.com)

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(Project Orion – Rendering del razzo – Courtesy of www.bisbos.com)

DAL PROJECT ORION AL PROJECT DAEDALUS

Se il Project Orion, pur basandosi su tecnologie sostanzialmente attuali per l’epoca (cosa che non rendeva però meno estreme le problematiche tecniche da affrontare), non vide mai la luce, fu sicuramente di stimolo per altri gruppi di scienziati che in seguito cercarono di raccoglierne l’eredità sviluppando dei progetti che in un certo qual modo si basavano su concetti comuni, come ad esempio il Project Daedalus.

Tale progetto, sviluppato sotto forma di studio dalla British Iterplanetary Society tra il 1973 ed il 1978, prevedeva la realizzazione di un vettore interstellare automatico (al contrario del Project Orion che, almeno come impostazione base, prevedeva la presenza di un equipaggio) realizzato in due stadi, il primo dei quali in grado di portare l’insieme ad una velocità pari al 7.1% della velocità della luce, mentre il secondo stadio una volta distaccato dal primo sarebbe stato in grado di viaggiare ad una velocità pari al 12% della velocità della luce.

Il sistema propulsivo definito per tale progetto consisteva in un reattore nucleare a fusione, in grado di operare il tempo necessario per permettere al secondo stadio di raggiungere la velocità di crociera definita e viaggiare pertanto conservando tale velocità anche dopo lo spegnimento del motore.

Tale vettore spaziale sarebbe stato costruito, secondo le intenzioni del team di sviluppo, direttamente nello spazio e sarebbe stato dotato a bordo di diversi robot autoriparanti, ed in seguito al lancio avrebbe operato una trasmissione dei dati rilevati attraverso i suoi strumenti ed attraverso una serie di strumenti rilasciati nello spazio durante il viaggio verso l’obiettivo costituito dalla Stella di Barnard in quanto il veicolo spaziale non sarebbe stato in grado di entrare nell’orbita e stazionarci, proseguendo invece il suo viaggio sino a perdersi nello spazio.

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(Rendering dei due stadi del Daedalus – Courtesy of www.bisbos.com)

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(Rendering comparativo tra il veicolo Daedalus ed il razzo Saturn V – Courtesy of www.bisbos.com)

ANCORA UN ALTRO STUDIO – IL PROJECT LONGSHOT

Nonostante le difficoltà incontrate dai molti soggetti impegnati in progetti di sviluppo di vettori spaziali sempre più avanzati ed in grado di permettere viaggi interstellari fin qui esaminati, l’interesse verso tale obiettivo è rimasto molto forte al punto che la NASA, con la collaborazione della US Naval Academy, svilupparono uno studio tra il 1987 ed il 1988 per lo sviluppo di un vettore spaziale il cui scopo era quello di raggiungere Alpha-Centauri entrando nella sua orbita e consentendo uno studio della stessa attraverso gli strumenti collocati a bordo del veicolo spaziale.

Il sistema propulsivo nel caso del Project Longshot (la cui velocità sarebbe stata pari al 4.5% della velocità della luce) era sostanzialmente analogo a quello del Project Daedalus, mentre sostanziali differenze erano presenti riguardo il sistema di trasmissione delle informazioni rilevate verso la Terra, infatti in questo caso veniva utilizzato un raggio laser ad alta potenza.

UN MOTORE A RAZZO A PROPULSIONE NUCLEARE – NERVA

Se di quanto finora esposto poco o nulla ha visto la luce, un progetto differente ma che utilizza anche esso l’energia nucleare come fonte energetica propulsiva è rappresentato dal programma NERVA – Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application.

Tale programma, sviluppato dalla NASA, dall’U.S. Atomic Energy Commission (US-AEC) e dallo Space Nuclear Propulsion Office (SNPO) portò allo sviluppo ed al test di due versioni del motore (denominate NERVA NRX e NERVA XE) durante gli anni ’60.

I risultati conseguiti rendevano maggiormente realistica la possibilità di una missione su Marte in un orizzonte temporale non troppo lontano (tra la fine degli anni ’70 ed inizio degli anni ’80), ma il programma venne arrestato a causa del taglio ai finanziamenti da parte del Governo USA e ne decretò la conclusione nel 1972.

IL DOPO NERVA TRA NUCLEARE E SISTEMI PROPULSIVI AD ANTIMATERIA

Sebbene il programma NERVA fosse stato interrotto nel 1972, la grande eredità lasciata da esso portò la NASA allo studio nel 2002 di un nuovo progetto denominato Project Prometheus, anche esso basato su un sistema di propulsione nucleare il quale però era finalizzato alla produzione di energia elettrica utilizzata per la propulsione a ionizzazione, ma anche in questo caso i costi divenuti troppo elevati ne decretarono la cancellazione nel 2005.

Al progetto Prometheus si unirono altri progetti, tra i quali (nel 2000) il progetto Mini-Mag Orion (MMO – Miniature Magnetic Orion), ovvero una sorta di Project Orion “in piccolo” con degli aggiornamenti tecnologici rilevanti, mentre in precedenza veniva proposto il progetto ICAN-II, ovvero un progetto il cui sistema propulsivo si basava sull’impiego dell’antimateria (propulsione denominata “Antimatter catalyzed nuclear pulse propulsion“), ma tutti questi progetti ebbero scarso successo sebbene appare difficile considerarli completamente cancellati, in quanto sistematicamente (e con aggiornamenti) progetti di questo genere ritornano di attualità insieme al tema dell’esplorazione (umana o automatica) dello spazio.

Con questo anche per oggi è tutto, vi saluto e vi rinnovo l’invito a continuare a seguirci (nonostante le pubblicazioni incostanti ce la stiamo mettendo tutta per riprendere al meglio), naturalmente su AppuntiDigitali e con la rubrica Energia e Futuro.

13 Commenti »

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  • # 1
    sidew
     scrive: 

    un raro documentario sul progetto Orion:
    http://www.youtube.com/watch?v=FRp3S8OOeZc

  • # 2
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @sidew

    Grazie mille per il link!

  • # 3
    Giampy
     scrive: 

    Giusto questo mese su RID http://www.rid.it/, c’è questo articolo: “Sistemi non convenzionali di propulsione aerospaziale”
    Una panoramica sulle soluzioni radicalmente nuove in fase di studio e sviluppo nel campo dei sistemi di propulsione aerospaziali. Dai motori al plasma alla propulsione elettrocinetica.

    Magari può essere interessante da recuperare.

  • # 4
    sisko212
     scrive: 

    Pure l’antimateria…
    Passi il nucleare, che è una tecnologia alla nostra portata, ma l’antimateria mi pare un pò troppo fantascientifica, dato che neanche oggi riusciamo a produrne in seria quantità, con dispendi energetici che siano favorevoli… mi pare infatti che solo nell’ LHC ne abbiano prodotta una qualche particella, per tempi brevissimi, e con consumi di energia non quantificabili.
    Mi chiedo se studi di questo genere siano fatti seriamente, o se siano solo ipotesi nel caso in cui in futuro potremmi disporre di questa o quella tecnologia.

  • # 5
    Simone Serra (Autore del post)
     scrive: 

    @sisko212

    tieni presente che queste ricerche gettano le basi sulla fattibilità dei vari aspetti, la questione antimateria è uno dei punti critici (ricordo che la prima volta che sentii parlare di propulsione a materia-antimateria fu durante un cenno del mio professore di Fisica1 all’università a margine della spiegazione del 3° principio della dinamica) e non credo proprio sia risolvibile in tempi brevi, ma sviluppare il progetto sotto i vari aspetti ha comunque un suo beneficio

    @Giampy

    sarebbe interessante leggerlo (anche se tra i contenuti indicati sulla copertina dal sito non lo trovo)

  • # 6
    Giampy
     scrive: 

    @Simone Serra

    Ehm, in realtà è una pubblicazione solo cartacea e purtroppo non credo proprio sia possibile averne un estratto (credo non sia legale). Potrei farti una breve panoramica, se ti va.

  • # 7
    avve
     scrive: 

    @sisko212:
    leggevo su le scienze della possibilità di collezionare antimateria nelle fasce magnetiche che circondano pianeti dotati di magnetismo, come la terra o giove.

  • # 8
    sisko212
     scrive: 

    @avve
    Non lo so… può anche essere… a livello teorico tutto si può immaginare.
    Certo è, che ammesso e non concesso si possa fare (prima però voglio vedere dove la tirano fuori l’antimateria a costi convenienti), ti ritrovi a dover stoccare un certo quantitativo di antimateria, immagino considerevole dato gli usi che dobbiamo farne, in orbita planetaria.
    Mettiamo ora che arrivi un meteorite (fatto di materia), o che parti di antimateria precipitino sul pianeta in cui è orbitante (ricordo che l’antimateria è comunque soggetta alla gravità), lo sai che razza di “botto” ne esce ?
    Se consideri che le esplosioni nucleari (fissione o fusione non importa) pur convertendo in energia, solo una piccola parte di materia, fanno un bel baccano, figurati cosa può fare l’annichilazione di materia-antimateria.
    Sarà… ma son convinto che l’antimateria sia ancora più che lontana dall’essere un alternativa (star trek a parte :-) ) e prima di risolvere il problema dell’antimateria c’è tutto quello che vien prima, e non è proprio poco.

  • # 9
    cataflic
     scrive: 

    la scienza spaziale ha tante idee…peccato che si scontrino con cose più mortali e terrene come il cibo, le pensioni e lo stato sociale, sennò saremmo già su marte da decenni.

  • # 10
    sisko212
     scrive: 

    @cataflic
    In merito a questo c’è una bellissima lettera, che, personalmente, trovo di grande ispirazione, scritta da uno scienziato, dr. Stuhlinger, che lavorò al programma Apollo negli anni ’60, ma che trovo ancora attualissima, seppur il contesto geopolitico internazionale sia cambiato:

    http://www.lettersofnote.com/2012/08/why-explore-space.html

    e la traduzione quì:

    http://colonialismospaziale.wordpress.com/2013/09/10/perche-spendere-cosi-tanto-per-lesplorazione-spaziale

  • # 11
    Cesare Di Mauro
     scrive: 

    L’antimateria rimane antieconomica da produrre, ma ha l’innegabile vantaggio di “condensare” un’enorme quantità di energia in pochissimo spazio.

    Questo per viaggi spaziali è un elemento tutt’altro che trascurabile. Per cui anche se antieconomica da produrre, potrebbe comunque trovare impiegato grazie a questa caratteristica.

    Ovviamente il problema da superare al momento è riuscire a far sopravvivere l’antimateria abbastanza a lungo da poter essere utilizzabile per questi scopi, e ovviamente a immagazzinarla senza creare problemi.

    Se a qualcuno venisse in mente qualche idea in merito, a chi si dovrebbe rivolgere?

  • # 12
    sisko212
     scrive: 

    @Cesare Di Mauro
    Credo che la persona più indicata a chi rivolgersi, sia un tale Montgomery Scott :-) :-)

  • # 13
    Cesare Di Mauro
     scrive: 

    O, più pragmaticamente, qualche militare per un nuovo giocattolo di morte.

    Il che, in tutta onestà, non mi piace per niente…

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