Tesseract propone un sistema di propulsione spaziale basato su un propellente meno inquinante
L'espansione del mercato spaziale sta cominciando a spingere la ricerca verso carburanti e sistemi di propulsione meno inquinanti e più efficienti. Tesseract è una di queste aziende che si apprestano a rivoluzionare il mercato dei lanci.
Tesseract ha progettato un nuovo razzo per veicoli spaziali che non solo è più piccolo ed efficiente, ma utilizza carburante più sicuro e meno inquinante.
Il campo della propulsione a razzo è in costante progresso da decenni. Negli anni ’50 si cominciò ad usare l’idrazina, un combustibile composto da una miscela azoto-idrogeno semplice e potente, attualmente utilizzato (o propellenti “ipergolici” simili) per alimentare i motori di molti veicoli spaziali e satelliti.
C’è solo un problema: l’idrazina è orribilmente tossica e corrosiva. la sua gestione deve essere fatta in una struttura speciale, usando estrema cautela e tute ignifughe, e molto vicino al momento del lancio, per tenerlo stoccato meno tempo possibile. Il numero dei lanci sta crescendo costantemente e, in proporzione diminuiscono i costi ma la gestione dell’idrazina rimane una grave spesa e un pericolo.
Per la propulsione nello spazio si stanno perseguendo alternative come i pannelli elettrospray Accion, i propulsori ad effetto Hall (sui satelliti Starlink di SpaceX) e le vele solari, ma alla fine, la propulsione chimica è l’unica vera opzione per molte missioni e imbarcazioni. Sfortunatamente, la ricerca su carburanti alternativi meno tossici non ha prodotto molto in termini di risultati – ma Tesseract afferma che ci siamo.
“Negli anni ’90 furono condotte alcune ricerche iniziali presso la China Lake Naval Station“, ha dichiarato il co-fondatore Erik Franks, ma il progetto venne chiuso quando finirono i fondi. “Anche i tempi non erano giusti perché l’industria era ancora dominata da appaltatori della difesa molto conservatori che si accontentavano della comprovata tecnologia dei propellenti tossici per il volo“.
Una prova di accensione del motore Rigel di Tesseract.
I brevetti decaduti per questi sistemi, tuttavia, hanno indicato al team di sviluppo di Tesseract la giusta direzione. “La sfida per noi è stata passare attraverso l’intera famiglia dei prodotti chimici e scoprire quale rispondeva meglio al nostro scopo. Ne abbiamo trovato uno davvero valido: lo stiamo mantenendo come una specie di segreto commerciale ma è economico e ad alte prestazioni“.
Sembra che con questo tipo di propellente sarà possibile utilizzare rivestimenti in Gore-Tex per i veicoli spaziali invece di rivestimenti sigillati ermeticamente. L’esposizione accidentale non significherà riportare danni permanenti ai tessuti come potrebbe accadere con l’idrazina.
Anche i tempi sono cambiati. Non si costruiscono quasi più grandi satelliti destinati a rimanere in orbita geosincrona per decenni con costi di centinaia di milioni di dollari ma ci si sta orientando verso mezzi più piccoli e meno costosi destinati a durare solo cinque o 10 anni per poi essere sostituiti.
Ovviamente questo comporta minori costi di gestione, strutture meno specializzate e così via, democratizzano ulteriormente i processi di produzione e preparazione. Ma c’è di più.
Se tutti eliminassero la propulsione a base di idrazina, potrebbero sostituire il motore con un’opzione elettrica come un propulsore ad effetto Hall, che ottiene la sua spinta da particelle cariche che escono dal gruppo e impartiscono una forza infinitesimale nella direzione opposta – innumerevoli volte per secondo, ovviamente.
Ma questi metodi di propulsione, sebbene abbiano un alto impulso specifico – una misura di quanta forza viene generata per unità di carburante – producono una spinta molto ridotta. È come suggerire a qualcuno di prendere un’auto a energia solare con una velocità massima di 5 KPH invece di un’auto tradizionale con un motore V6. Potrà raggiungere la sua destinazione, ed economicamente, ma non di fretta.
Bisogna considerare che un satellite, una volta portato in orbita bassa da un lanciatore, deve utilizzare la propria propulsione per posizionarsi nella posizione definitiva che può essere centinaia di chilometri lontano dal punto di rilascio. utilizzando un motore chimico, ciò potrebbe avvenire in poche ore o giorni, ma con l’elettrico potrebbero essere necessari mesi. Un comsat militare destinato a rimanere sul posto per 20 anni può risparmiare qualche mese all’inizio, ma che dire delle migliaia di satelliti di breve durata come gli Starlink che SpaceX intende lanciare? Se potessero essere operativi una settimana dopo il lancio anziché mesi, allungherebbero di fatto la loro vita utile.
“Se riusciamo a sbarazzarci della tossicità e dei costi di gestione della propulsione chimica convenzionale, pur mantenendo le prestazioni, riteniamo che la chimica verde possa essere un chiaro vincitore per la nuova generazione di satelliti“, ha detto Franks. Ed è quello che sostengono di aver creato. Non solo sulla carta, ovviamente; ecco un video di un test di accensione statica tenuto ad inizio anno.
“È anche importante per poter gestire il fine vita di questi piccoli satelliti, che ora devono effettuare una lunga deorbitazione prima di precipitare in atmosfera, durante la quale attraversano più volte le orbite di altri satelliti, aumentando notevolmente il rischio di collisione“, ha continuato. “Per la gestione responsabile di queste costellazioni pianificate di grandi dimensioni, la capacità di estinguersi rapidamente alla fine della vita sarà particolarmente importante per evitare di creare un problema insostenibile di detriti orbitali.”
Tesseract ha solo sette dipendenti a tempo pieno ma ha lavorato sodo per progettare i sistemi che offriranno sul mercato e costruire relazioni con le aziende del settore aerospaziale.
Un rendering dei due prodotti di punta di Tesseract: Adhara a sinistra e Polaris a destra.
Hanno raccolto finanziamenti per 2 milioni di dollari, ma non è necessario essere uno scienziato missilistico per sapere che con queste quantità di denaro non si manda nulla nello spazio. Fortunatamente, la società ha già i suoi primi clienti, uno dei quali è ancora ignoto ma prevede di lanciare una missione sulla Luna l’anno prossimo. L’altro è Space Systems / Loral, o SSL, che ha firmato una lettera di intenti da 100 milioni di dollari.
Tesseract intende commercializzare principalmente Polaris, un “kickstage“, essenzialmente un sistema di propulsione spaziale a corto raggio utilizzabile per trasportare i satelliti verso orbite più distanti dopo essere stato trasportato nello spazio da un veicolo di lancio. È alimentato dai più grandi motori Rigel costruiti dall’azienda.
