La NASA ha iniziato a testare il motore a detonazione rotante

La National Aeronautics and Space Administration (NASA) e la società aerospaziale IN Space LLC con sede in Indiana hanno iniziato ad analizzare i dati dei test del progetto di motore a razzo a detonazione rotante.

I test riguardano un motore a razzo a detonazione rotante che utilizza combustibile bruciato e ossidante per generare spinta creando onde d’urto supersoniche. Questi motori sono più potenti dei motori chimici utilizzati per trasportare persone e merci nello spazio. La NASA ha effettuato più di una dozzina di test. L’agenzia spaziale mirava a testare la forza del materiale attraverso questi test e prevede di testare presto una variante più potente.

La NASA ha genera più di 1800 chili di spinta con il motore a detonazione rotante (RDNE)

Un tipico motore a razzo, come quello che alimenta il razzo Space Launch System (SLS) della NASA o la gamma Falcon di SpaceX, utilizza una camera di combustione standard per generare spinta. In questa camera vengono spinti il propellente (carburante) e l’ossidante (materiale comburente) ad alta pressione dove vengono accesi.

La spinta risultante viene quindi diretta attraverso un ugello meticolosamente realizzato – e l’equilibrio dei gas di scarico e dei prodotti nella camera (pressione della camera) è fondamentale per determinare se il motore funzionerà o se rimanderà semplicemente lo scarico nei serbatoi.

Questo processo è chiamato deflagrazione, un termine tecnico in cui lo scarico od i sottoprodotti di una reazione di combustione viaggiano più lentamente della velocità del suono.

Allo stesso modo, quando i sottoprodotti viaggiano più velocemente della velocità del suono o supersonicamente, viene detto detonazione. Questo dà loro una spinta in più, poiché i gas eccitano le particelle del mezzo in cui viaggiano spingendole più veloci del suono nell’aria. Ciò si traduce anche nella caratteristica onda d’urto che si osserva con le esplosioni.

Una vista dal vivo all'interno di un motore di detonazione rotante che mostra come si muove la miscela di combustione.
Un diagramma che mostra come funziona un motore di detonazione rotante

Anche un motore a detonazione rotante utilizza anche il principio della detonazione per creare una pressione autosufficiente all’interno della camera di combustione, che porta a una maggiore efficienza del carburante e una maggiore potenza. In un tale motore, però, i prodotti della combustione viaggiano all’interno di un combustore cilindrico, o quello che tecnicamente viene chiamato anello. La forma di questo combustore consente alle onde di pressione della detonazione di ruotare attorno al motore, con le onde che si “rincorrono” in un processo straordinario. La loro alta velocità fa sì che le onde coprano decine di migliaia di giri al secondo e il processo di detonazione è migliore nel convertire l’energia del carburante in spinta rispetto alla deflagrazione.

La NASA testa un RDNE nelle sue strutture in Alabama
La NASA testa un RDNE nelle sue strutture in Alabama

La NASA afferma che il suo RDNE ha superato diversi test di accensione presso il Marshall Space Flight Center di Huntsville, in Alabama, e l’agenzia sta analizzando i dati ricavati in collaborazione con In Space, LLC.

Le due aziende hanno condotto più di una dozzina di test che hanno visto il motore accendersi per più di dieci minuti cumulativi. Inoltre, un test a tutto gas dell’RDNE ha visto generare 1.800 chili di spinta con una pressione della camera di 300 chili per pollice quadrato (psi), con la lettura psi che è la più alta per il progetto di detonazione rotante. I motori convenzionali, come quelli attualmente utilizzati dalla NASA e SpaceX, hanno pressioni della camera di migliaia di psi.

Lo scopo dei test, secondo l’agenzia spaziale, non era quello di stabilire nuovi record di pressione della camera. Invece, la NASA mirava a valutare se i materiali di costruzione del motore potessero resistere alle elevate sollecitazioni della combustione detonante, in particolare quella utilizzata per la propulsione a razzo.

Questi materiali sono stati costruiti attraverso la produzione 3D, con un materiale chiamato “lega di rame GRCop-42″ appositamente sviluppato dalla NASA, secondo l’agenzia spaziale. Anche il motore di spinta ha funzionato con successo e ha dimostrato l’accensione interna, con la NASA che ora punta a testare una versione da 4535 chili molto più potente.

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