Alcune delle cose migliori della scienza sono eleganti e semplici. Un nuovo sistema di propulsione in fase di sviluppo in Spagna è entrambe queste cose e potrebbe aiutare a risolvere un problema crescente con i satelliti terrestri: la proliferazione della spazzatura spaziale.
I ricercatori dell'Universidad Carlos III di Madrid (UC3M) e dell'Universidad Politécnica de Madrid (UPM) in Spagna stanno brevettando un nuovo tipo di sistema di propulsione per i satelliti in orbita che non utilizza propellenti o materiali di consumo. Il sistema è sostanzialmente un cavo, sotto forma di un nastro di alluminio lungo un paio di chilometri e largo un paio di pollici, che fuoriesce dal satellite. I ricercatori lo chiamano un legame spaziale.
"Questa è una tecnologia dirompente perché consente di trasformare l'energia orbitale in energia elettrica e viceversa senza utilizzare alcun tipo di materiale di consumo". - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
La leggera cravatta spaziale viene arrotolata durante il lancio e una volta che il satellite è in orbita, viene schierato. Una volta distribuito, il nastro può convertire l'elettricità in spinta o la spinta in elettricità. I ricercatori spagnoli dietro questo affermano che i legami spaziali saranno usati in coppia.
Il sistema si basa su quello che viene chiamato un legame "a bassa funzione di lavoro". Uno speciale rivestimento sul cavo presenta proprietà di emissione di elettroni migliorate alla luce solare e al calore. Queste proprietà speciali gli consentono di funzionare in due modi. "Questa è una tecnologia dirompente perché consente di trasformare l'energia orbitale in energia elettrica e viceversa senza utilizzare alcun tipo di materiale di consumo", ha dichiarato Gonzalo Sánchez Arriaga, ricercatore di Ramón y Cajal presso il dipartimento di ingegneria genetica e aerospaziale di UC3M.
Quando un satellite perde altitudine e si avvicina alla Terra, il cavo converte quella spinta causata dalla gravità in elettricità per essere utilizzata dai sistemi di veicoli spaziali. Quando si tratta di strutture orbitanti come la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), questo sistema di attacco può risolvere un fastidioso problema. Ogni anno la ISS deve bruciare una quantità significativa di propellente per mantenere la sua orbita. Il cavo può generare elettricità mentre si avvicina alla Terra e questa elettricità potrebbe sostituire il propellente. "Con un cavo di funzione a basso lavoro e l'energia fornita dal pannello solare della ISS, la resistenza atmosferica potrebbe essere compensata senza l'uso di propellente", ha detto Arriaga.
"A differenza delle attuali tecnologie di propulsione, il tether con funzione a basso lavoro non ha bisogno di propellente e utilizza risorse naturali provenienti dall'ambiente spaziale come il campo geomagnetico, il plasma ionosferico e la radiazione solare." - Gonzalo Sánchez Arriaga, UC3M.
Per i satelliti con ampia potenza a bordo, il cavo funzionerebbe al contrario. Userebbe l'elettricità per fornire spinta all'astronave. Ciò è particolarmente utile per i satelliti verso la fine della loro vita operativa. Piuttosto che languire in orbita a lungo come spazzatura spaziale, il satellite abbandonato potrebbe essere costretto a rientrare nell'atmosfera terrestre dove si brucerebbe in modo innocuo.
Il sistema di legatura spaziale si basa su quella che viene chiamata resistenza di Lorentz. La resistenza di Lorentz è un effetto elettrodinamico. (Gli appassionati di elettrodinamica possono leggere tutto al riguardo qui.) Non approfondirò troppo perché non sono un fisico, ma i ricercatori spagnoli suggeriscono che la resistenza di Lorentz può essere facilmente osservata guardando un magnete cadere attraverso un tubo di rame . Ecco un video.
Le organizzazioni spaziali hanno mostrato interesse per il tether con bassa funzione lavorativa e il team spagnolo sta diffondendo la voce agli esperti negli Stati Uniti, in Giappone e in Europa. Il prossimo passo è la produzione di prototipi. "La più grande sfida è la sua produzione perché il cavo deve raccogliere proprietà di emissione ottica ed elettronica molto specifiche", afferma Sánchez Arriaga.
Il ministero spagnolo dell'Economia, dell'industria e della competitività ha assegnato una sovvenzione alla squadra spagnola per indagare sui materiali per il sistema. Il team ha anche presentato una proposta al consorzio per il finanziamento delle tecnologie future ed emergenti (FET-Open) della Commissione europea. “Il progetto FET-OPEN sarebbe fondamentale perché considera la produzione e la caratterizzazione del primo tether a bassa funzione di lavoro e lo sviluppo di un kit di deorbimento basato su questa tecnologia da testare in una futura missione spaziale. Se finanziato, sarebbe un trampolino di lancio verso il futuro di attacchi a bassa funzione nello spazio ”ha concluso Sanchez Arriaga.
In questo video, Gonzalo Sanchez Arriaga spiega come funziona il sistema. Se non parli spagnolo, attiva solo i sottotitoli.
