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Un DRACO a propulsione nucleare per il monitoraggio del traffico in orbita cislunare

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La scorsa settimana, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ha annunciato di aver scelto tre aziende per progettare un veicolo spaziale con un sistema di propulsione termica nucleare che consentirà di effettuare “manovre rapide“.

Secondo quanto afferma la DARPA il programma, chiamato Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO), si concentra sulla propulsione nucleare nella sua prima fase. Più in generale, potrebbe dare ai satelliti americani la capacità di monitorare meglio altri veicoli spaziali che operano vicino alla Luna o intorno alla terra.

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Ma con l’aumento delle minacce anti-satellite, terrestri e spaziali, da parte degli avversari degli Stati Uniti, un veicolo spaziale “agile” potrebbe essere il primo passo verso la produzione di un vero e proprio “Caccia” orbitale?

Questa settimana, in un’audizione al Congresso, il comandante del Comando spaziale degli Stati Uniti, il generale James Dickinson, ha testimoniato che Pechino sta attivamente cercando “la superiorità nello spazio attraverso sistemi di attacco spaziale“. L’intelligence statunitense ha anche re3so nota l’esistenza di un satellite sperimentale cinese chiamato Shijian-17, dotato di un braccio robotico che “potrebbe essere utilizzato in un futuro sistema per agganciare altri satelliti“.

La Cina sta lavorando anche sui sistemi di propulsione termica nucleare (NTP) per i veicoli spaziali. Sebbene gli sforzi americani e cinesi siano agli inizi, probabilmente stiamo vedendo uno schema che la storia ha già visto.

Nel 1914, gli aerei militari erano piattaforme di osservazione minimamente controllabili, come i satelliti moderni. Alla fine della prima guerra mondiale, quattro anni dopo, erano armi offensive e difensive altamente manovrabili.

Per ora, il veicolo spaziale orbitale alimentato da NTP non sarà presidiato, quindi non ci sarà Luke Skywalker nella cabina di pilotaggio che carica verso la Morte Nera con i suoi compatrioti della Squadra Rossa. Mentre l’X-wing di Skywalker era azionato da immaginari “motori a spinta fusiale” forniti da un “generatore di energia cogenica”, DRACO si baserà su un reattore nucleare più definito dalla fisica.

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Un veicolo spaziale orbitale alimentato da un sistema di propulsione termica nucleare (NTP) potrebbe superare i limiti degli attuali metodi di propulsione. I sistemi di propulsione chimica offrono un’elevata spinta al peso ma un’efficienza del propellente relativamente scarsa, essenzialmente, un cattivo chilometraggio del gas. I sistemi di propulsione elettrica offrono una buona distanza in miglia del gas ma scarsi rapporti spinta-peso. L’NTP che DARPA sta cercando di sviluppare potrebbe fornire entrambi.

Il maggiore dell’USAF Nathan Grenier, responsabile del programma DRACO della DARPA, afferma che l’NTP che alimenterà il veicolo spaziale dimostrativo è una classe unica di reattori. Il propellente è idrogeno freddo che viene riscaldato direttamente dal reattore e quindi espulso attraverso un ugello per produrre spinta.

Questa architettura è distinta dai tradizionali reattori a terra“, spiega Grenier, “che fanno circolare continuamente un fluido di lavoro come l’acqua attraverso un reattore per estrarre calore per far girare una turbina e produrre energia elettrica“.

Un veicolo spaziale alimentato da NTP sarebbe rilevante per le missioni nello spazio profondo come una spedizione della NASA per trasportare esseri umani su Marte, afferma il Mag. Grenier, riconoscendo che “DARPA ha stretto un coordinamento con la NASA dall’inizio del programma DRACO“.

La propulsione nucleare potrebbe anche accorciare drasticamente la linea temporale per cambiare semplicemente le posizioni e le orbite dei satelliti, un processo che a volte richiede settimane.

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Tuttavia, l’annuncio stesso della DARPA ha alleato il programma DRACO con la difesa, osservando che “la manovra rapida è un principio fondamentale delle moderne operazioni del Dipartimento della Difesa (DoD)“. Ha aggiunto che un veicolo spaziale DRACO consentirebbe “una maggiore agilità nello spazio cislunare (tra la Terra e la luna)”.

Programma DRACO, quali i vantaggi?

Ma cosa significano veramente manovra rapida e maggiore agilità? Oltre ad affermare che DRACO non si concentra su alcuna missione specifica, il Mag. Grenier ha offerto una risposta cauta.

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Ciò che fornisce NTP è un impulso specifico [distanza in miglia del gas] che è di gran lunga superiore ai sistemi di propulsione chimica esistenti con una spinta al peso che è di gran lunga superiore ai sistemi di propulsione elettrica esistenti. Questa combinazione unica di impulso specifico elevato e spinta al peso elevata consente a NTP di eseguire rapidamente grandi manovre delta-V per consentire transiti rapidi su grandi distanze“.

In termini semplici, grandi manovre delta-V implicano un veicolo spaziale “in grado di condurre un cambiamento più ampio di velocità [cioè è in grado di avere una maggiore accelerazione a una data velocità massima, e anche una velocità massima potenzialmente più alta] per un data quantità di propellente“, secondo DARPA.

Un veicolo spaziale orbitale in grado di accelerare e andare più veloce degli attuali veicoli spaziali dà origine a una serie di possibilità logiche. Spostare rapidamente un veicolo spaziale (satellite) a distanza potrebbe essere un’efficace manovra difensiva, allontanandolo dal pericolo.

Questa è una valutazione equa“, afferma Kaitlyn Johnson, vicedirettore e collega dell’Aerospace Security Project presso il Center for Strategic and International Studies, che ha recentemente pubblicato un rapporto sulle potenziali difese satellitari abilitate al nucleare.

La propulsione nucleare potrebbe essere utilizzata per riposizionare i satelliti se alcuni venissero messi fuori servizio … potresti spostarne [altri] lì e aggiungere ulteriore supporto. Se stai osservando la rapidità di risposta di [NTP], potresti usarlo per allontanarti da un’arma anti-satellite mirata“, dice.

Un recente rapporto dell’Office of the Director of National Intelligence (ODNI) conferma che la Cina ha iniziato l’addestramento con missili anti-satellite ad ascensione diretta e laser anti-satellite a terra, “probabilmente destinati ad accecare o danneggiare i sensibili sensori ottici“, nel 2019. Le capacità russe includono quanto sopra, nonché jamming orbitale e capacità del cyberspazio, ha osservato il rapporto ODNI.

Grazie alla sua maggiore efficienza, la propulsione nucleare potrebbe anche consentire di spostare i satelliti più frequentemente, diffondendo potenzialmente alcune delle minacce di cui sopra. “Se scegli di manovrare, potresti non sprecare tanto carburante come con i satelliti che abbiamo oggi“, dice Johnson.

L’energia nucleare sarebbe utile anche per i sistemi difensivi / offensivi. Le centrali nucleari terrestri vengono sempre più abbinate a laser armati, in particolare i sistemi Optical Dazzling Interdictor o ODIN che vengono aggiunti ai cacciatorpediniere della US Navy.

Sebbene oltre lo scopo di DRACO, i sistemi NTP che indaga aumenteranno probabilmente di potenza nel tempo, facilitando l’aggiunta di sistemi simili a ODIN, una possibilità che Cina, Russia e Stati Uniti hanno senza dubbio preso in considerazione.

Nei prossimi 18 mesi, General Atomics creerà un progetto preliminare del reattore NTP e del sottosistema di propulsione, mentre Blue Origin e Lockheed Martin progetteranno indipendentemente un concetto di veicolo spaziale operativo e un concetto di veicolo spaziale dimostrativo. Le fasi successive vedranno un veicolo spaziale NTP in orbita.

È certamente emozionante“, dice Johnson. “È un piccolo passo verso il futuro dei viaggi spaziali e delle capacità spaziali, verso la dottrina della politica spaziale commerciale e militare annunciata dall’amministrazione Trump. Per un nerd di Star Wars e Star Trek sarà qualcosa da guardare”.

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