Una scienziata ha suggerito che un nuovo tipo di propulsore a razzo che copia il meccanismo dietro un’eruzione solare potrebbe trasportare gli esseri umani anche al di là del nostro sistema solare.
Il concept è stato proposto da Fatima Ebrahimi, fisica ricercatrice principale presso il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) nel New Jersey. Il propulsore invierebbe campi magnetici dalla parte posteriore del razzo per spingerlo in avanti. Attualmente i propulsori al plasma sperimentati nello spazio per spostare le particelle si basano su campi elettrici.
Come un’eruzione solare
Il nuovo concept accelererebbe le particelle usando la riconnessione magnetica (un processo che si trova in tutto l'universo, inclusa la superficie del Sole, dove innesca proprio il fenomeno dell’eruzione solare). In questo processo le linee del campo magnetico convergono, si separano improvvisamente e poi si uniscono di nuovo, generando molta energia. La riconnessione è il principio che ha luogo anche all'interno dei reattori a fusione nucleare tokamak attualmente allo studio.
"Lavoro a questo progetto da un po'", dice Ebrahimi, autrice di un articolo che descrive in dettaglio l'idea nel Journal of Plasma Physics.
“Ho avuto l'idea nel 2017 mentre ero seduta su un ponte e pensavo alle somiglianze tra lo scarico di un'auto e le particelle di scarico ad alta velocità create dal National Spherical Torus Experiment (NSTX) di PPPL.”
Durante il suo funzionamento, questo tokamak produce bolle magnetiche chiamate plasmoidi che si muovono a una velocità di circa 20 chilometri al secondo: qualcosa di molto simile a una bella spinta.
Più veloce che mai
Gli attuali propulsori al plasma che utilizzano i campi elettrici per spingere le particelle possono produrre solo un basso impulso specifico. Le simulazioni al computer hanno mostrato che il nuovo concept di propulsore al plasma potrebbe generare gas di scarico con velocità di centinaia di chilometri al secondo, 10 volte più veloci di quelli di altri propulsori.
“Questa velocità in un veicolo spaziale potrebbe portare i pianeti esterni alla portata degli astronauti”.
I viaggi a lunga distanza richiedono mesi o anni perché l'impulso specifico dei motori chimici dei razzi è molto basso, quindi il veicolo impiega un po' di tempo per prendere velocità. Propulsori “all’eruzione solare” basati sulla riconnessione magnetica potrebbero plausibilmente completare missioni a lunga distanza in molto meno tempo.
Razzo ‘eruzione solare’, un concept del tutto innovativo
Ci sono tre differenze principali tra il concetto di propulsore di Ebrahimi e altri dispositivi. La prima è che cambiando la forza dei campi magnetici si può aumentare o diminuire la quantità di spinta. In secondo luogo, il nuovo propulsore produce movimento espellendo sia particelle di plasma che plasmoidi, aggiungendo potenza alla propulsione. Infine, a differenza dei concept di propulsori di campo elettrico, i campi magnetici nel razzo di Ebrahimi che mima i meccanismi di un’eruzione solare consentono al plasma di essere costituito da atomi pesanti o leggeri.
Mentre altri propulsori richiedono gas pesante, fatto di atomi come lo xeno, gli scienziati potrebbero preferire il gas leggero in alcuni casi perché gli atomi più piccoli possono muoversi più rapidamente.
Questo razzo in stile eruzione solare nasce direttamente dalla ricerca sull'energia di fusione nucleare. I reattori del futuro come ITER non hanno ancora iniziato a darci energia e già ispirano tecnologie rivoluzionarie anche in altri campi come l’esplorazione spaziale.
