Come il progetto di Carlo Rubbia è stato impegnato per esplorare lo spazio

Il tempo necessario a raggiungere Marte si potrebbe ridurre a solo un mese circa se venisse realizzato l’innovativo motore a frammenti di fissione ideato da Carlo Rubbia. Gli attuali veicoli spaziali si muovono bruciando combustibili chimici (ossigeno, idrogeno, cherosene), i quali però hanno una resa energetica molto bassa e perciò occorrerebbero smisurate quantità di carburante per aumentare la potenza del motore e sviluppare l’accelerazione necessaria a raggiungere, in tempi ragionevoli, pianeti distanti milioni di chilometri. I veicoli spaziali bruciano quasi tutto il combustibile nella fase di lancio e, una volta entrati in orbita, volano sfruttando l’attrazione gravitazionale del sole e degli altri pianeti. Per questo i progetti attuali di esplorazione interplanetaria stanno cercando soluzioni alternative ai razzi chimici tradizionali. Alla Nasa si sta studiando come ridurre la durata della missione su Marte non solo utilizzando traiettorie più efficienti, ma anche energia di fusione, plasma come propellente, sistemi di propulsione a bassa spinta basati sull’impiego di combustibile nucleare. Fig8: per fare lunghi viaggi spaziali servono mezzi leggeri e capaci di stivare carico utile. A parità di carico utile (173,9 tonnellate), un razzo a frammenti di fissione (nel disegno a destra) avrebbe una massa iniziale di sole 250 tonnellate (contro le 2780 dei razzi attuali, nel disegno a sinistra) e viaggerebbe dieci volte più veloce (40 km/s contro 4,3 Km/s)

La propulsione a bassa spinta, però, non basterebbe per navicelle adeguate al trasporto di persone; il plasma raggiungerebbe temperature tali da renderne irrealistico l’uso come propellente e la tecnologia della fusione non può ancora essere adattata alle condizioni di un lungo viaggio nello spazio.

Entra quindi in gioco l’idea di Rubbia che utilizza però un sistema completamente diverso da quelli finora studiati nei progetti di razzi nucleari. Già nel 1963 fu avviato nei laboratori americani di Los Alamos il progetto Nerva (terminato nel 1970 dopo vent’anni di sviluppo), sulla base di un reattore nucleare a graffite. Il sistema utilizzava un nocciolo utilizzato da barre di uranio, zirconio e un composto di carbonio in una matrice di graffite e si basava sulla fissione nucleare, senza però risolvere il problema di come sfruttare appieno l’energia, senza rischio per gli astronauti e riducendo al minimo l’impatto ambientale. La soluzione proposta da Rubbia, invece, è quella di utilizzare direttamente i frammenti "sparati" dagli atomi durante la fissione nucleare, che producono un’enorme quantità di energia controllabile. La propulsione generata dal moto stesso dei frammenti degli atomi permette di utilizzare direttamente l’88% dell’energia complessiva del processo di fissione nucleare, senza trasformarla in calore e poi in moto. Altro vantaggio è avere a disposizione un flusso di combustibile continuo per tutta la durata della missione e non limitato alla sola fase di lancio, riducendo notevolmente il peso complessivo del veicolo. Il tipo di atomo che meglio si presterebbe a questo impiego è l’americio 242. Una pellicola d’americio spessa un millesimo di millimetro è in grado di raggiungere immediatamente le condizioni adatte alla fissione, arrivando a temperature di oltre 500 mila gradi.

Fig9: COME FUNZIONA: Le pareti del "cuore" del motore di Rubbia irradiano neutroni che vanno a colpire una particolare sostanza, l’americio. I nuclei atomici dell’americio si rompono emettendo frammenti di fissione. Questi attraversano un flusso di idrogeno che si riscalda sfuggendo ad altissima velocità e generando così la spinta

"Con solo qualche chilogrammo di questa sostanza si potrebbe raggiungere Marte in un mese circa (invece dei due anni e mezzo attuali) e arrivare in meno di un mese a un satellite di Giove e a quelli di Saturno". Una sonda equipaggiata con il sistema di Rubbia potrebbe raggiungere in "soli" 200 anni la stella più vicina al Sole, Alpha Centauri distante 41 mila miliardi di chilometri da noi.
Rubbia ha ipotizzato un veicolo leggero e dalla struttura semplice, con un motore derivato dagli acceleratori di particelle. Cuore del sistema è una "camera" le cui pareti irradiano neutroni che vanno a colpire una pellicola sottile di americio. I nuclei atomici di americio, così bombardati, emettono frammenti di fissione in maniera costante , consentendo una produzione continuativa di energia, senza dispersioni.
Rubbia ha anche previsto un sistema alternativo: utilizzare frammenti di fissione per produrre un plasma, un gas ad altissima temperatura che verrebbe poi "sparato" fuori dal razzo, dandogli la spinta necessaria per muoversi.
Secondo Rubbia i rischi della propulsione nucleare per l’equipaggio e per l’atmosfera nelle fasi di decollo e atterraggio non risulterebbero superiori a quelli delle attuali missioni spaziali. "L’equipaggio sarebbe protetto contro le radiazioni da schermi di un composto di boro e carbonio. Inoltre la radioattività indotta dai neutroni sarebbe comunque inferiore a quella prodotta dalle particelle dl vento solare nello spazio interplanetario". Nell’ipotesi di un catastrofico incidente in fase di rientro, con distruzione totale del motore nucleare, l’emissione radioattiva corrisponderebbe a venti milionesimi di quella emanata durante gli ultimi test nucleari.

indietro

Pagina iniziale