Sulla Luna con una goccia di propellente

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Un nuovo propulsore ionico di dimensioni estremamente ridotte realizzato al Politecnico di Losanna promette di abbattere il consumo di propellente e i costi di produzione e di lancio, risolvendo contemporaneamente i problemi di efficienza dei microsatelliti che potrebbero quindi raggiungere la Luna con solo un decimo di litro di liquido ionico



Un nuovo prototipo di un nuovo motore ultra-compatto sviluppato dall'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) promette di abbattere in modo consistente il consumo di propellente per piccoli satelliti: i ricercatori che l'hanno messo a punto annunciano addirittura la possibilità che un satellite con questo propulsore possa essere in grado di arrivare alla Luna con una sola goccia di liquido ionico.

Si tratta di un motore ionico di ridottissime dimensioni denominato MicroThrust: del peso di poche centinaia di grammi, è specificamente progettato per piccoli satelliti (tra 1 e 100 chilogrammi) permettendo loro di cambiare orbita attorno alla Terra e anche di viaggiare verso destinazioni più distanti, una capacità finora rimasta appannaggio di navicelle ben più massicce e costose.

La prima applicazione di MicroThrust è attesa su CleanSpace One, satellite in fase di sviluppo presso l'EPFL, progettato per il recupero di detriti spaziali, e OLFAR, una flotta di nanosatelliti olandesi che registreranno segnali a radiofrequenza ultradeboli sulla faccia nascosta della Luna.

"Al momento, i nanosatelliti sono legati all'orbita: il nostro obiettivo è quello di liberarli", ha spiegato Herbert Shea, coordinatore del progetto European MicroThrust e direttore del Microsystems for Space Technologies Laboratory dell'EPFL.

I piccoli satelliti hanno notevoli vantaggi economici, per quanto riguarda sia la costruzione sia il lancio, contenuti in circa mezzo milione di dollari, contro le alcune centinaia di milioni di dollari necessari per i satelliti convenzionali. Per contro, hanno ancora problemi di efficienza nei sistemi di propulsione che dovrebbero renderli completamente autonomi per le diverse missioni spaziali.

Come per altri motori ionici, anche in questo caso la propulsione non si basa sulla combustione, ma su un liquido “ionico”: un composto denominato EMI-BF4, che è utilizzato come solvente e come elettrolita. Gli ioni di cui è composto il liquido vengono estratti e accelerati da un campo elettrico, e infine espulsi generando la spinta.

Nel caso del prototipo dell'EPFL, il flusso di ioni viene emesso da una schiera di minuscoli ugelli in silicio, con una densità enorme: 1000 per centimetro quadrato. Il liquido viene prima guidato per capillarità da un serbatoio fino all'estremità dei micro-ugelli: qui gli ioni sono estratti da un elettrodo mantenuto a una tensione di 1000 volt e poi accelerati fino all'espulsione.

Con il propulsore, dopo sei mesi di accelerazione la velocità di un microsatellite potrebbe passare da 24.000 km/h, velocità di lancio, fino a 42.000 km/h. Si tratta di un'accelerazione pari a solo un decimo di millimetro per secondo quadrato, ma in assenza di attrito come nello spazio è un valore sufficiente agli scopi.

"Abbiamo calcolato che per raggiungere l'orbita lunare, un micro-satellite da un chilogrammo con il nostro motore impiegherebbe sei mesi e consumerebbe 100 millilitri di EMI-BF4", ha specificato Muriel Richard, ricercatore dello Swiss Space Center dell'EFPL.

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