La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Pentagono chiede proposte per la prossima generazione di veicoli spaziali: un razzo a propulsione nucleare. Questa tecnologia consentirebbe a un velivolo di viaggiare più lontano con meno propellente rispetto agli odierni sistemi a propulsione chimica.
Il Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) consentirebbe anche ai veicoli spaziali di manovrare agilmente nello spazio, che è un obiettivo per le future operazioni spaziali, secondo la DARPA. In caso di guerra, manovre rapide sarebbero fondamentali per eludere le navi nemiche.
La DARPA, il braccio di ricerca e sviluppo del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, prevede di organizzare una dimostrazione di volo della propulsione termica nucleare (NTP) che porterebbe un veicolo spaziale nell’orbita terrestre nel 2026. Alla fine, il motore potrebbe essere utilizzato per volare attraverso lo spazio cislunare, la distesa tra la Terra e la Luna (la distanza media della luna da noi è di 400.000 chilometri). Forse la stessa tecnologia potrebbe trasportare gli esseri umani per missioni di volo spaziale di lunga durata, secondo l’Office of Nuclear Energy. Queste potrebbero includere il viaggio verso Marte, per esempio.
Tuttavia, questo tipo di veicoli spaziali non verrà lanciato dalla Terra. Questo perché NTP non è progettato per raggiungere la spinta necessaria per combattere l’attrazione gravitazionale terrestre. Una volta che un veicolo spaziale raggiungerà l’orbita utilizzando i sistemi di propulsione tradizionali ingaggerà i razzi NTP che sta trasportando a bordo.
Il programma DRACO è iniziato con un progetto preliminare della compagnia di volo senza pilota General Atomics per un reattore con motore a razzo. Le società di volo spaziale Blue Origin e Lockheed Martin hanno presentato due progetti di veicoli spaziali concettuali al programma nel 2021.
La DARPA sta accettando le proposte in un concorso pubblico in modo che il progetto non sia limitato alle aziende già coinvolte. L’agenzia per la difesa è alla ricerca di proposte dettagliate che descrivano come gli ingegneri progetterebbero, svilupperebbero, fabbricherebbero e assemblerebbero il motore. Le iscrizioni scadono il 5 agosto.
Gli scienziati hanno studiato la propulsione termica nucleare dagli anni ’60. Quando il programma di applicazione del motore nucleare per veicoli a razzo era attivo, gli scienziati del Los Alamos National Laboratory hanno contribuito a sviluppare e testare razzi nucleari.
Se il programma DRACO funzionerà come previsto, presto potremmo vedere una nuova generazione di razzi nucleari che sfrecciano nello spazio. Potrebbero persino rendere più facile raggiungere Marte.
Perché i razzi nucleari sono più efficienti dei razzi chimici
La propulsione termica nucleare inizia con un propellente liquido, come l’idrogeno, pompato attraverso un nocciolo del reattore. All’interno del nucleo, gli atomi di uranio si dividono in un processo chiamato fissione, che rilascia calore. Quando il propellente si riscalda, si trasforma in gas. A questo punto, il processo è simile a quello di altri razzi, in cui il gas propellente si espande e spara attraverso un ugello, spingendo il razzo.
Tuttavia, NTP non è la stessa cosa della propulsione chimica. I razzi chimici producono vapore acqueo come sottoprodotto quando i prodotti chimici vengono bruciati, rendendoli più pesanti e meno efficienti. Il sottoprodotto dell’idrogeno in un sistema NTP è molto più leggero, quindi il razzo viaggia più lontano con meno carburante.
La quantità di spinta che puoi ottenere da un razzo chimico che brucia una quantità specifica di idrogeno liquido e ossigeno liquido è di 450 secondi. Questa è la metà della spinta minima prevista per i razzi a propulsione nucleare, stimata in 900 secondi.
“A differenza delle tecnologie di propulsione in uso oggi, NTP può raggiungere un elevato rapporto spinta-peso simile alla propulsione chimica ma con un’efficienza da due a cinque volte superiore“, spiega la DARPA in un articolo di SpaceNews.
