Premete a fondo il pulsante di una bomboletta d’aria compressa, di quelle per pulire la tastiera, e sentirete la mano spinta all’indietro. Il principio del gas freddo è tutto lì: del gas compresso che esce da un buco e spinge in senso contrario. È la tecnologia dei 10 ugelli della Roadster di Tesla provata il 15 ottobre 2026, di cui scriviamo nel pezzo principale dello speciale.
Come spinge un ugello che non brucia niente
Un sistema a gas freddo ha un serbatoio di gas compresso, delle valvole, dei tubi e un ugello. Quando la valvola si apre, la pressione immagazzinata si trasforma in velocità passando dall’ugello. La spinta nasce da quello sbuffo, come spiegano gli autori di uno studio sul recupero dei detriti di un razzo. Va bene quasi qualunque gas, azoto compreso, e il sistema non scalda e non carica elettricamente il veicolo. Per questo lo si usa dove un motore a combustione sarebbe troppo caldo, come ricorda la scheda di Wikipedia.
Per i satelliti è la soluzione più semplice e affidabile. Per un satellite basta una spinta piccola e ripetibile per correggere l’assetto, ed è per questo che il gas freddo resiste da decenni. Un propulsore stampato in 3D è stato progettato per la sonda BioSentinel della NASA, come descrive un articolo del Georgia Tech. Spinge con circa 50 millinewton, cioè la forza con cui un pezzo da 5 grammi preme sul tavolo. I razzi di SpaceX ne montano di più grandi per orientare il primo stadio in discesa.
Perché con il gas freddo si salta e non si vola
Il limite sta nell’impulso specifico, la misura di quanto rende un chilo di propellente. Nei sistemi descritti dai paper che abbiamo letto va da 31 a 85 secondi (85 in un propulsore modulare). In pratica 1 chilo di gas produce 1 chilo di spinta per quel tempo, e poi finisce. Un motore a combustione rende molto di più, perché sfrutta anche l’energia chimica del propellente.
Il progetto della Roadster ha una data. Il 9 gennaio 2019 Musk scrisse che avrebbe usato un sistema a gas freddo al posto dei 2 sedili posteriori, come riportò Interesting Engineering. Il serbatoio doveva contenere aria ad altissima pressione. Da quel tweet al salto sono passati 7 anni e 9 mesi. Sulla Roadster nessuno ha diffuso pressioni, masse di gas o tempi di spinta, quindi i conti restano da fare. L’ordine di grandezza dei satelliti spiega però bene perché la prova si sia fermata a un balzo.
Per un volo vero servirebbe altro: l’Aerocar, di cui scriviamo in questo speciale, volava con un’ala e un’elica. Il gas compresso spinge forte, per poco, e senza avvisare quando smette.
Nei sistemi a gas freddo più semplici la spinta cala col serbatoio, e a mezz’aria, dove servirebbe di più, ne arriva di meno.
