Aerojet Rocketdyne svilupperà il nuovo motore elettrico

Aerojet Rocketdyne, storica azienda californiana che ha prodotto fra gli altri il motore RS-25 del programma STS, si è vista assegnare un contratto del valore di 67 milioni di dollari per la costruzione di un sistema avanzato di propulsione elettrica. Il motore oggetto del contratto dovrebbe avere all’incirca il doppio della spinta generata dagli attuali motori di questo genere e verrebbe utilizzato per effettuare le future missioni dell’agenzia spaziale statunitense verso gli asteroidi e Marte.

Questo genere di motori, contrariamente ai motori chimici tradizionali, utilizza l’effetto Hall per accelerare molecole di gas, molto spesso xeno, attraverso l’uso di un intenso campo elettrico e utilizzando quindi il propellente in maniera molto più efficiente. Infatti nelle intenzioni di NASA, il lavoro di sviluppo di Aerojet Rocketdyne porterà a una nuova generazione di propulsori che in termini di consumo di carburante dovrebbe avere un efficienza circa 10 volte maggiore rispetto agli attuali motori a razzo utilizzati nelle missioni spaziali.

La sonda SMART-1 di ESA
Credit: ESA

Gli avanzamenti nell’utilizzo efficiente dei carburanti e della spinta derivata sono vitali per le future missioni nello spazio profondo, siano esse verso Marte o altre destinazioni nel sistema solare, ma anche per i satelliti commerciali che potrebbero manovrare in orbita attorno alla Terra utilizzando meno carburante. In quest’ottica infatti già attualmente alcune missioni scientifiche utilizzano la propulsione elettrica come Dawn di NASA (dedicata allo studio del pianeta nano Cerere nella fascia degli asteroidi) o la sonda SMART-1 di ESA (che aveva invece come obiettivo la Luna) ma recentemente anche alcuni satelliti commerciali hanno iniziato a farne uso, ne è un esempio il satellite per telecomunicazioni SES-9 lanciato nel marzo di quest’anno (tra l’altro l’uso di motori elettrici con le loro diverse prestazioni ha creato alcuni grattacapi a SpaceX).

A riprova di questo le parole di Steve Jurczyk, amministratore associato del direttorato di NASA per le missioni di tecnologia spaziale: “Il progresso in questo campo è molto importante, e quindi ci darà una grossa spinta. Il nostro piano in questo momento è di far volare il potente motore elettrico solare che Aerojet Rocketdyne svilupperà per noi nella Asteroid Redirect Robotic Mission, che dovrebbe essere una missione robotica verso un asteroide per prelevarne un pezzo e portarlo in orbita lunare.”

Secondo quanto pianificato da NASA, la sonda destinata al recupero dovrebbe partire nel 2020 o 2021 mentre una seconda missione con degli astronauti a bordo di Orion dovrebbero visitare il masso in orbita lunare nel 2025 o 2026. L’obiettivo nemmeno tanto nascosto dell’agenzia statunitense è di far pratica sulle procedure e validare le tecnologie (come appunto sistemi avanzati di propulsione elettrica ma anche pannelli solari di grandi dimensioni) che vanno ovviamente testati prima di lanciare missioni umane nello spazio profondo del sistema solare ed eventualmente su Marte.

“Nel disegno più generale, noi speriamo di utilizzare questo tipo di sistemi SEP (Solar Electric Propulsion, Propulsione Elettrica Solare) per mandare su Marte missioni robotiche e cargo,” ha aggiunto Jurczyk. “Per supportare il volo spaziale umano dovremo organizzare un lungo trenino logistico. Ci sono un mucchio di cose che dobbiamo portare laggiù e mettere sulla superficie prima di mandarci un equipaggio.”

Un prototipo da 13 kw di motore a effetto Hall durante un test presso il Glenn Research Center di Cleveland.
Credit: NASA

Aerojet Rocketdyne gestirà lo sviluppo e la consegna di un sistema integrato di propulsione elettrica, ha dichiarato NASA in un comunicato stampa. Il sistema consiste in un ugello, un unità di potenza, un controller del flusso di xeno a bassa pressione e il sistema elettrico vero e proprio. Presso il Glenn Research Center di Cleveland gli ingegneri NASA hanno già sviluppato e testato un prototipo di motore da 13 kw e un’unità di potenza che Aerojet Rocketdyne potrà usare come riferimento di progetto, ha aggiunto l’agenzia spaziale. Bryan Smith, responsabile del direttorato dei sistemi di volo spaziale presso il centro Glenn, ha spiegato che molti motori a ioni possono essere raggruppati a cluster per generare la potenza richiesta per le missioni interplanetarie, rendendo così l’intera propulsione elettrica scalabile per i diversi tipi di missione.

“Ognuno di questi motori genera un flusso e mettendone diversi insieme, adesso possiamo avvicinarci verso i 50 kw di potenza della propulsione elettrica con cui si possono eseguire delle significative manovre orbitali e con cui si può iniziare a valutare lo spostamento di oggetti nello spazio profondo,” ha dichiarato Smith. “Questo sarà la nuova frontiera nell’esplorazione dello spazio profondo.”

Il contratto con Aerojet Rocketdyne avrà una durata di 36 mesi e include alcune opzioni che permetteranno a NASA di acquistare le unità di propulsione elettrica per eseguire la missione di redirezionamento dell’asteroide o altre missioni. Tra queste missioni ci potrebbe essere un orbiter robotico attorno a Marte che NASA spera di lanciare nel 2022 per fungere da ripetitore di telecomunicazioni per le vecchie missioni attualmente sul pianeta rosso. Da qualche tempo infatti la comunicazione con le missioni sulla superficie del pianeta rosso avviene non in maniera diretta ma attraverso le sonde in orbita attorno al pianeta.

Sempre in questo ambito NASA sta finanziando lo sviluppo di pannelli solari avanzati da parte di Orbital ATK e Deployable Space Systems, che saranno necessari come sistemi di generazione di potenza per produrre l’elettricità necessaria ai nuovi motori.

Fonte: NASA