Propulsione nucleare elettrica per la missione su Marte

Scartato come obiettivo solo il mese scorso, non solo da Nasa ma perfino da Elon Musk che dell’idea era da tempo il massimo supporter, Marte deve essere raggiunto oltretutto non con un mezzo convenzionale: la navicella spaziale prevista trasporterà un reattore a fissione, il primo test di propulsione nucleare spaziale in oltre 60 anni. Tutto questo quando, allo stesso tempo, Trump chiede di ridurre di 3.8 miliardi il già ridotto bilancio Nasa, con l’assenso di Isaacman.

Comunque sia la missione marziana proposta, di cui non si conosce il costo fino ad ora, è interessante. Prevede infatti di portare sul pianeta almeno tre piccoli elicotteri, simili ad Ingenuity, il piccolo drone portato nel 2021 assieme al grande rover Perseverance. Il piccolo mezzo ha funzionato oltre ogni aspettativa e ha suggerito di rifare l’esperienza, questa volta con più elicotteri-droni, molto più efficaci per esplorare la presenza di ghiaccio e individuare potenziali siti di atterraggio per eventuali missioni umane.

Il punto importante della nuova missione prevista è però la navicella spaziale che li porterà su Marte: Space Reactor-1 Freedom, che userà la propulsione elettrica nucleare. Questa tecnologia permette un comportamento diverso del mezzo spaziale e una velocità maggiore, raggiunta in modo progressivo; il consumo di carburante è inoltre minore rispetto ai razzi tradizionali. In sostanza il suo utilizzo potrebbe essere fondamentale per l’esplorazione del Sistema Solare esterno. Non è poco, tanto che c’è da chiedersi come mai non sia stata usata prima, ma la risposta è semplice: il cammino per la sua realizzazione è pieno di ostacoli tecnici, ma anche normativi.

Si tratta infatti di lanciare nello spazio un, per quanto piccolo, reattore nucleare per il 2028.

Le missioni spaziali convenzionali si basano su razzi chimici, che richiedono enormi quantità di combustibile pesante; per fare l’esempio di Artemis II parliamo di 3 milioni di litri, circa 3mila tonnellate.

La propulsione nucleare elettrica (Nep), invece, si basa sulla fissione nucleare per generare calore, che viene convertito in elettricità tramite una turbina a gas che, a sua volta, ionizza un gas propellente che viene espulso continuamente dai propulsori, nello stato di plasma ionizzato.

Per un motore del genere sono sufficienti poche decine di chili di uranio e qualche migliaio di propellente per andare dove vogliamo in un viaggio interplanetario.

Il Nep però ha un problema, facilmente risolubile: è progressivo ma poco potente all’inizio, quindi non possiamo usarlo, al momento, per andare in orbita partendo dal suolo terrestre, dovremo servirci di un razzo convenzionale per la spinta iniziale.

Se il reattore a fissione dell’SR-1 Freedom funzionerà a dovere, allora si potranno sviluppare motori ben più potenti, si pensa al megawatt, che ci porteranno su Marte in 2 o 3 mesi, contro i 9 necessari oggi.

Questo intanto è un beneficio enorme, perché esporrebbe i futuri astronauti a una quantità molto minore di radiazioni cosmiche, dannosissime, e poi perché renderebbe credibile un viaggio verso la parte esterna del Sistema Solare, che potrebbe durare anche solo due anni. Oltre a questo non ci sarebbe più da preoccuparsi della luce del Sole, sempre più debole all’aumentare della distanza, per creare elettricità con i pannelli solari.

Poter contare sulla fissione è molto importante anche per lo stabilimento di attività sulla Luna. Nonostante ci mostri sempre la stessa faccia la Luna ruota su sé stessa e presenta una notte lunare di due settimane, in cui nessun pannello solare potrà mai fornire energia.

Per costruire SR-1 Freedom rapidamente Isaacman ha spiegato che Nasa userà un approccio alla “frankenstein”, utilizzando uranio ceduto dal Dipartimento dell’Energia, e un reattore a fissione che era “quasi completamente costruito”, oltre al Power and Propulsion Element, un sistema di propulsione elettrica già realizzato per Gateway, la stazione spaziale lunare che Nasa ha ora cancellato. E qui purtroppo l’Italia, che era parecchio ingaggiata in questo fondamentale elemento del progetto iniziale, ha perso parecchie commesse.