Credito d'immagine: ESA
La missione SMART-1 dell'Agenzia spaziale europea utilizzerà un rivoluzionario motore ionico per aiutarla a cercare prove che la Luna si sia formata dopo una violenta collisione di un pianeta più piccolo con la Terra. Un motore a ioni funziona accelerando le particelle di gas ionizzate in un flusso costante per mesi o addirittura anni. Sebbene la spinta sia molto bassa, è molto efficiente e richiede una frazione di carburante utilizzata dai razzi tradizionali.
Gli appassionati di film di fantascienza sanno che, se si desidera percorrere brevi distanze dal proprio pianeta natale, utilizzare un "ion drive" leggero. Tuttavia, è una tale fantascienza o un fatto scientifico?
La risposta sta nel mezzo. I motori a ioni risalgono almeno al 1959. Due motori a ioni furono persino testati nel 1964 sul satellite americano SERT 1 - uno ebbe successo, l'altro no.
Il principio è semplicemente la fisica convenzionale: prendi un gas e lo ionizzi, il che significa che gli dai una carica elettrica. Questo crea ioni di gas caricati positivamente, insieme agli elettroni. Il gas ionizzato passa attraverso un campo elettrico o uno schermo sul retro del motore e gli ioni lasciano il motore, producendo una spinta nella direzione opposta.
Molto efficiente nei consumi
Operando nel vuoto vicino allo spazio, i motori a ioni emettono il gas propellente molto più velocemente del getto di un razzo chimico. Consegnano quindi una spinta circa dieci volte maggiore per chilogrammo di propellente usato, rendendoli molto "a basso consumo di carburante".
Sebbene siano efficienti, i motori a ioni sono dispositivi a bassa spinta. La quantità di spinta che ottieni per la quantità di propellente utilizzata è molto buona, ma non spingono molto forte. Ad esempio, gli astronauti non potrebbero mai usarli per decollare la superficie di un pianeta. Tuttavia, una volta nello spazio, potrebbero usarli per le manovre, se non hanno fretta di accelerare rapidamente. Perché? Le unità ioniche possono raggiungere alte velocità nello spazio, ma hanno bisogno di una distanza molto lunga per raggiungere tali velocità nel tempo.
Vantaggio piacevole
I motori a ioni lavorano la loro magia in modo piacevole. Le pistole elettriche accelerano gli ioni. Se la potenza di questa accelerazione proviene dai pannelli solari del veicolo spaziale, gli scienziati lo chiamano "propulsione solare-elettrica". I pannelli solari delle dimensioni normalmente utilizzate sui veicoli spaziali attuali possono fornire solo pochi kilowatt di energia.
Un motore a ioni ad energia solare non potrebbe quindi competere con la grande spinta di un razzo chimico. Tuttavia, un tipico razzo chimico brucia solo per pochi minuti, mentre un motore a ioni può continuare a spingere delicatamente per mesi o addirittura anni - finché il sole splende e la fornitura di propellente dura.
Un altro vantaggio di una leggera spinta è che consente un controllo molto preciso dei veicoli spaziali, molto utile per le missioni scientifiche che richiedono un puntamento del bersaglio altamente preciso.
Garantire il posto dell'ESA nello spazio
Gli ingegneri hanno testato un motore a ioni come principale sistema di propulsione per la prima volta usando la missione Deep Space 1 della NASA tra il 1998 e il 2001. La missione SMART-1 dell'ESA, che dovrebbe essere lanciata alla fine di agosto 2003, andrà sulla Luna e dimostrerà operazioni più sottili di il tipo necessario nelle future missioni a lunga distanza. Questi combineranno per la prima volta la propulsione solare-elettrica con le manovre usando la gravità di pianeti e lune.
SMART-1 garantirà l'indipendenza dell'Europa nell'uso della propulsione ionica. Altre missioni di scienze spaziali dovrebbero utilizzare motori a ioni per manovre complesse vicino all'orbita terrestre. Ad esempio, la missione dell'ESA LISA rileverà le onde gravitazionali provenienti dall'Universo distante. Le future missioni dell'ESA sui pianeti useranno anche motori ionici per inviarli sulla loro strada.
Ora fatto scientifico
Le realtà odierne della propulsione solare-elettrica potrebbero non corrispondere alla magia dei film di fantascienza con i veicoli spaziali che volano sui nostri schermi cinematografici. Tuttavia, il lavoro dell'ESA su SMART-1 e le missioni future sta assicurando che le unità ioniche siano ora più fatti scientifici che fantascienza.
Fonte originale: comunicato stampa ESA
