La Nasa e la Darpa collaboreranno per sviluppare e testare nel 2027 un motore a razzo termico nucleare. L’obiettivo dell’accordo è quello di ampliare le possibilità per le future missioni spaziali di lunga durata, con particolare attenzione ai voli con equipaggio verso Marte.
Siglata all’interno del programma Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations, o Draco, la collaborazione punta allo sviluppo di una tecnologia di trasporto in grado di raggiungere le destinazioni nello spazio profondo in meno tempo, riducendo così i rischi per gli astronauti.
La propulsione a razzo termico nucleare offre, infatti, un elevato rapporto spinta-peso, circa 10.000 volte superiore alla propulsione elettrica e con un’efficienza da due a cinque volte superiore alla propulsione chimica nello spazio. La riduzione dei tempi di viaggio che ne consegue rappresenta il vero grande guadagno di un razzo termico nucleare, diventando così la componente chiave per le missioni umane su Marte: viaggi più lunghi richiederebbero, infatti, continui rifornimenti e sistemi più robusti.
Oltre a tempi più rapidi, vi sono altri vantaggi rispetto alle tecnologie di propulsione esistenti: una maggiore capacità di carico utile e un aumento di potenza per le strumentazioni a bordo.
Il processo alla base del motore a razzo termico nucleare è quello della fissione, ossia la scissione degli atomi, lo stesso utilizzato per l’energia nucleare. Nel motore il reattore a fissione crea temperature estremamente elevate in grado di portare un propellente liquido, come l’idrogeno, allo stato gassoso. Questo viene dunque espulso attraverso un ugello per spingere il veicolo spaziale esattamente come in un motore a razzo chimico convenzionale, ma con un’efficienza molto superiore.
Basato su un nucleo solido, il modello proposto dal programma Draco è il più semplice per un motore a razzo termico nucleare e prevede che il propellente scorra nel nocciolo assumendo direttamente il calore trasmesso dal reattore. Le temperature del nucleo solido possono raggiungere quasi i 2.800 gradi Celsius, condizione che richiede l’uso di materiali avanzati per evitare la fusione del reattore.
L’annuncio della collaborazione Nasa-Darpa arriva 50 anni dopo gli ultimi test su motori a razzo termici nucleari condotti a terra dagli Stati Uniti, realizzati nell’ambito dei progetti Nerva (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) e Rover della Nasa.
Il programma Draco può quindi sfruttare queste conoscenze sulla stessa tecnologia. Rispetto agli sviluppi degli anni 60 basati sull’uranio altamente arricchito, il programma Draco prevede ora di utilizzare combustibile ad alto dosaggio di uranio a basso arricchimento (Haleu). Una sostanziale differenza che potrebbe creare meno ostacoli sulla tabella di marcia.
Come ulteriore precauzione di sicurezza, la Darpa prevede di progettare il sistema in modo che la reazione di fissione del motore Draco si attivi solo una volta raggiunto lo spazio.
Su questa stessa linea, i test previsti nel 2027 verranno realizzati in orbita terrestre.
Immagine in evidenza: illustrazione della navicella Draco che testerà un motore a razzo termico nucleare. La tecnologia di propulsione termica nucleare potrebbe essere utilizzata per le future missioni della Nasa con equipaggio su Marte. Crediti: Darpa
