Ultimamente sembrano proliferare nuove idee sui sistemi di propulsione per muoversi nello spazio. Sembra proprio che, ultimamente, oltre ai soliti progetti basati su vele solari, propulsione a ioni e la classica propulsione chimica, si discuta di una potenziale terza via: un motore a razzo basato sulla fissione nucleare.
L’Institute of Advanced Concepts della NASA ha fornito una sovvenzione a una società chiamata Positron Dynamics per lo sviluppo di un nuovo tipo di motore a razzo a frammenti di fissione nucleare (FFRE). Potrebbe trovare l’equilibrio tra la potenza dei motori chimici e la longevità delle vele solari.
Gli FFRE non sono di per sé un concetto nuovo ma hanno enormi ostacoli tecnici da superare prima che possano essere considerati utili. I vantaggi di questo tipo di propulsione, come un impulso specifico elevato e una densità di potenza estremamente elevata, sono controbilanciati dai loro svantaggi, come la necessità di una forma complicata di levitazione del plasma.
Positron Dynamics spera di ribaltare questo equilibrio utilizzando due scoperte separate derivate da altre aree di ricerca. Il primo nuovo approccio sarebbe quello di mettere il materiale fissile in un aerogel ultraleggero. Il secondo consisterebbe nell’implementare un magnete superconduttore per contenere quelle particelle di fissione.
Gli FFRE utilizzano essenzialmente lo stesso processo nucleare che alimenta le centrali nucleari che generano energia sulla Terra. Tuttavia, invece di generare solo elettricità, generano anche spinta e una quantità molto elevata di spinta.
Tuttavia, non è pratico inviare nello spazio un’intera barra di combustibile di uranio, come quello utilizzato nei reattori a fissione qui sulla Terra. Incorporare il carburante stesso in una delle sostanze più leggere conosciute risolverebbe questo problema.
Gli aerogel sono materiali composti da gas e materiale solido che sembrano quasi eterei e sono leggerissimi. Incorporare particelle di combustibile per la reazione di fissione in esse sarebbe un modo conveniente per tenere insieme il combustibile pur consentendo alla struttura complessiva di essere abbastanza leggera da essere sollevata in orbita.
Tuttavia, la struttura degli stessi aerogel non farebbe molto per contenere i frammenti di fissione mentre si rompono. Per fare ciò sarebbe necessaria un’enorme forza esterna, ed è qui che entra in gioco il magnete superconduttore.
I magneti superconduttori sono tipicamente utilizzati negli impianti di fusione sperimentale, dove vengono utilizzati per contenere il plasma necessario per riscaldare il combustibile di fusione che altrimenti distruggerebbe qualsiasi materiale normale. Dato tutto l’interesse per la ricerca sulla fusione negli ultimi tempi, anche i magneti ad alta potenza hanno ricevuto un’attenzione di ricerca aggiuntiva.
Aggiungerne uno a un FFRE consentirebbe agli ingegneri di incanalare i frammenti di fissione tutti nella stessa direzione, trasformandoli efficacemente in un vettore di spinta. Ha l’ulteriore vantaggio di non permettere ai frammenti di distruggere anche altre parti del motore.
Finora, tutto questo è molto teorico, poiché ci sono ancora molti ostacoli da superare. Ma questo è esattamente lo scopo del NIAC: finanziare progetti in fase iniziale e tentare di deriderli.
Forse un giorno gli FFRE saranno in grado di farci raggiungere quel delicato punto di equilibrio tra velocità ed efficienza del carburante che tanti scienziati e ingegneri missilistici sognano e potremo finalmente sognare di esplorare di persona il sistema solare-
