L’ipersonica è una delle frontiere più promettenti e sfidanti dell’ingegneria aerospaziale, si tratta di volare a velocità superiori a Mach 5 –ovvero cinque volte la velocità del suono–, e a queste velocità, l’aria che scorre attorno al veicolo si scalda e si comprime, creando forze e temperature estreme che richiedono materiali e tecnologie avanzati.
Una delle sfide principali dell’ipersonica è la propulsione, ovvero il modo in cui il veicolo genera la spinta necessaria per raggiungere e mantenere le alte velocità. I motori a razzo tradizionali, che usano una miscela di carburante e ossidante per creare una reazione chimica che produce gas ad alta pressione, sono efficaci ma inefficienti, infatti consumano molto carburante e ossidante, che devono essere trasportati a bordo del veicolo, aumentandone il peso e riducendone la portata.
Per questo motivo, molti ricercatori e ingegneri stanno esplorando nuove forme di propulsione ipersonica, che possano sfruttare l’aria atmosferica come ossidante, riducendo il carico di bordo e aumentando l’efficienza. Una di queste forme è il motore a razzo a detonazione rotante (RDRE), che brucia il carburante e l’ossidante con un movimento circolare all’interno di un canale a forma di anello.
Le onde d’urto derivanti dalla detonazione del carburante e dell’ossidante creano una reazione di combustione autosufficiente, rendendo questa forma di propulsione più efficiente rispetto ai motori a combustione convenzionali.
Un test storico per un motore rivoluzionario
Uno dei pionieri dell’ipersonica mirato allo sviluppo di piattaforme di volo ipersoniche riutilizzabili è Venus Aerospace, una startup con sede a Houston, in Texas. Fondata nel 2020 da una coppia di ex ingegneri della NASA, Venus Aerospace ha l’ambizione di creare velivoli ipersonici che possano trasportare passeggeri e merci da un continente all’altro in poche ore, o addirittura raggiungere l’orbita terrestre bassa.
Per realizzare questa visione, Venus Aerospace sta progettando e producendo motori e velivoli a velocità ipersonica da impiegare in una varietà di applicazioni di ricerca, difesa, sperimentali e commerciali, ed uno dei suoi prodotti più innovativi è il motore a razzo a detonazione rotante, che promette di offrire prestazioni superiori rispetto ai motori a razzo convenzionali.
In collaborazione con il Marshall Space Flight Center della NASA, Venus Aerospace ha recentemente portato a termine uno dei test più lunghi e duraturi di un motore a razzo a detonazione rotante, per il raggiungimento della velocità ipersonica. La dimostrazione, avvenuta presso il sito di prova della NASA a Huntsville, in Alabama, ha sostenuto il funzionamento del motore più lungo della sua campagna di test fino ad oggi, dimostrando prestazioni simili al volo e registrando quattro minuti di test a fuoco caldo.
Il traguardo di trasformazione raggiunto qui è notevole poiché la maggior parte di questi tipi di test sperimentali sui motori durano appena due secondi.
“Venus crede fermamente nel cambiamento radicale delle prestazioni che gli RDRE apportano sia per le applicazioni ipersoniche che spaziali”
ha affermato in una nota il dottor Andrew Duggleby, CTO e co-fondatore di Venus Aerospace, aggiungendo in seguito:
“La partnership con la NASA è stata fondamentale per far maturare questa nuova tecnologia.”.
Le potenzialità degli RDRE per l’ipersonica e lo spazio
Questo impressionante completamento dei test convalida il potenziale illimitato di questi rivoluzionari motori RDRE e fa ben sperare per il futuro utilizzo da parte della NASA di prodotti ipersonici riutilizzabili, in effetti la NASA sta guardando gli RDRE per applicazioni spaziali in veicoli spaziali come i lander lunari e marziani, missioni nello spazio e logistica e una vasta gamma di ambiziose imprese nello spazio profondo.
Poiché gli RDRE sono più piccoli e funzionano in modo più efficiente rispetto ai tradizionali motori a razzo, hanno il vantaggio di essere configurati per qualsiasi modello di veicolo ipersonico per un’estrema versatilità. Sono motori meccanicamente semplici che non contengono parti mobili e generano spinta bruciando carburante utilizzando un’onda di detonazione supersonica sostenuta.
Questa caratteristica li rende adatti per operare in un’ampia gamma di condizioni di volo, da quelle subsoniche a quelle ipersoniche, e per passare da una modalità all’altra senza interruzioni.
La partnership biennale tra Venus Aerospace e la NASA per progetti speciali sarà determinante nel portare gli obiettivi di ricerca e sviluppo in corso di Venus per l’economia ipersonica ad altezze stratosferiche. Con l’arrivo del secondo anno, la NASA e Venus cercheranno di testare più combinazioni di propellenti sull’hardware per livelli di spinta ancora maggiori per dimostrare quei guadagni di efficienza promessi dalle proprietà uniche dei loro nuovi motori di detonazione.
Il successo di questi test potrebbe aprire la strada a una nuova era dell’ipersonica e dello spazio, in cui i viaggi intercontinentali e orbitali diventano più accessibili, sicuri e sostenibili, con Venus Aerospace e la NASA che stanno lavorando insieme per rendere possibile questo sogno, con la passione e la competenza che li contraddistinguono.
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