L'elusivo motore Aerospike potrebbe finalmente essere pronto a volare

Dopo 70 anni di tentativi, il design degli ugelli tanto promesso è finalmente realtà?

Che si tratti del razzo tedesco V-2, del leggendario Saturn V della NASA o del Falcon Heavy di SpaceX, tutti i motori a razzo condividono una caratteristica comune: i loro ugelli di scarico hanno la forma di campane. La geometria di questo ugello è cruciale perché senza di essa i razzi non potrebbero produrre abbastanza spinta per scendere dalle rampe di lancio, per non parlare di sfuggire alla gravità terrestre.

Ma il vecchio modo di fare le cose non è sempre il modo migliore.

Almeno dagli anni ’50, gli ingegneri missilistici si sono chiesti se un altro modello di ugello, noto come aerospike, potesse essere un modo più efficiente per inviare gli esseri umani verso le stelle. Sebbene il concetto non abbia mai azionato un razzo nel mondo reale (sebbene la NASA abbia fatto volare un dimostratore sul retro di un SR-71 negli anni '90), l'idea dell'aerospike è rimasta straordinariamente resistente. Quasi 70 anni dopo la sua nascita, molte, molte, molte startup aerospaziali hanno accarezzato l’idea di resuscitare l’aerospike negli ultimi anni. L’ultima di queste società è la startup Polaris, a cui in aprile è stato assegnato un contratto militare tedesco per studiare il potenziale dell’utilizzo di un motore a razzo aerospike lineare (LAS) in un dimostratore di spazioplano.

Quindi, cosa rende esattamente questi motori così allettanti, soprattutto dopo che l’ugello a campana ha più che dimostrato il suo valore nel corso della storia del volo spaziale umano? I motori a razzo fanno affidamento sulla pressione dell'aria per sollevare i carichi utili dalla piattaforma di lancio. A livello del mare, la pressione dell’aria spinge sui gas che escono dall’ugello del razzo, e gli ugelli a campana sono essenzialmente progettati per funzionare efficacemente a una particolare altitudine (il razzo dello Space Shuttle, ad esempio, era più efficiente nello spazio che sulla rampa di lancio). Tuttavia, se l'ugello di un razzo potesse in qualche modo adattarsi alla pressione barometrica mentre fugge dall'atmosfera, allora sarebbe in grado di sollevare carichi utili più elevati, ridurre la massa del razzo (essendo a stadio singolo) e sarebbe semplicemente un motore complessivamente migliore. Questa è la promessa di un motore aerospike.

Un motore aerospike si basa sulla pressione dell'aria stessa, piuttosto che sulle pareti di una campana, per controllare lo scarico in uscita dal razzo. Ciò rende il motore in grado di adattarsi alle diverse pressioni dell'aria. Due tipi di motori aerospike, toroidali e lineari, differiscono nella forma (come suggeriscono i nomi), ma fondamentalmente funzionano allo stesso modo. La NASA prese in considerazione i motori aerospike per lo Space Shuttle prima di optare infine per il convenzionale ugello a campana. E Lockheed Martin progettò il successore dello Space Shuttle, lo spazioplano X-33, pensando ai motori aerospike, anche se alla fine il progetto fu scartato.

Il motore LAS di Polaris volerà nel suo spazioplano dimostratore e, si spera, fornirà tutti i vantaggi di propulsione dei motori aerospike pur essendo più adatto allo spazioplano a forma piatta (ovvero evitando colpi di coda durante il decollo e l'atterraggio). Inoltre, l’azienda ritiene di poter superare alcune delle sfide progettuali del motore, in particolare come raffreddarlo, con i recenti progressi nella stampa 3D.

Solo il tempo dirà se Polaris metterà finalmente l’aerospike nello spazio o se diventerà solo un altro tentativo fallito di rivoluzionare il volo spaziale umano.

Darren vive a Portland, ha un gatto e scrive/modifica di fantascienza e di come funziona il nostro mondo. Puoi trovare i suoi contenuti precedenti su Gizmodo e Paste se guardi abbastanza attentamente.

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