La NASA valuta la propulsione laser

Nel futuro potremmo non vedere più quelle spettacolari (e "vecchie") reazioni chimiche esplosive che spingono i nostri razzi nello spazio. Un nuovo sistema di propulsione, chiamato propulsione termica irradiata (beamed thermal propulsion), prevede l'utilizzo di microonde o laser per spingere un carico in orbita bassa.
La NASA sta da tempo facendo sperimentazioni con questo sistema di propulsione, ma solo ora sta conducendo uno studio di fattibilità (il cui termine è previsto entro quest'anno) per esaminare la possibilità concreta di lanciare carichi nello spazio attraverso questa tecnologia.
Ma come si può spingere carichi di tonnellate di peso nello spazio sfruttando microonde o laser? Il concetto è molto semplice: un fascio di energia viene diretto contro uno scambiatore di calore installato sul razzo. Lo scambiatore di calore trasferisce l'energia termica al propellente liquido del razzo (una delle proposte è l'idrogeno), convertendolo in gas caldo in grado di generare spinta propulsiva.
L'idea è molto simile a quella proposta dalla Nagoya University per la realizzazione di una sorta di raggio traente per satelliti (termine improprio, ma il risultato è molto simile). In questo caso, tuttavia, si dovrà spingere un intero razzo in orbita, e vincere l'attrazione gravitazionale terrestre.
"L'idea di base è quella di costruire razzi che lascino la sorgente di energia a terra" spiega Jordin Kare, prosidente della Kare Technical Consultin, azienda che ha sviluppato il concetto di propulsione irradiata fin dal 1991. "Si trasmette energia al veicolo da terra".
Questo tipo di propulsione sarebbe in grado di spingere un carico in orbita in 3-10 minuti. Perchè sia efficace (e soprattutto sicuro), il razzo deve essere privo di superfici riflettenti, mentre il sistema di laser o microonde posto a terra deve essere in grado di direzionare i fasci di energia in modo preciso verso lo scambiatore di calore del velivolo.
Quali sono i vantaggi di questo metodo di propulsione? Prima di tutto, i razzi sarebbero più sicuri, perchè si eviterebbe quasi totalmente il rischio di esplosione. I vettori sarebbero anche più leggeri e piccoli, dato che non occorre trasportare l'ossidante (come nel caso dei razzi idrogeno-ossigeno).
I costi di lancio, inoltre, si abbasserebbero notevolmente rispetto a quelli attuali.
"Le persone potrebbero lanciare piccoli satelliti per scopi educativi, per esperimenti scientifici, per test ingegneristici, ogni volta che vorranno, invece di dover aspettare l'occasione di condividere un lancio con un satellite più grande" spiega Kare.
Questo sistema di propulsione consentirà anche di mettere in orbita carichi più pesanti. "Di solito in un razzo convenzionale si devono usare tre stadi, con un carico che pesa circa il 3% del totale" dice Kevin Parkin, a capo del progetto Microwave Thermal Rocket della NASA. "Questo sistema di propulsione sarà a stadio singolo, con una frazione di carico dal 5 al 15%".
Un sistema di lancio efficace dovrà avere una potenza pari a 25-100 megawatt per i laser, e di 100-200 megawatt per le microonde. Di certo non sarà economico costruire apparati simili, ma i costi potrebbero addirittura essere inferiori rispetto allo sviluppo e ai test di un razzo chimico.
Quanto siamo lontani da questa tecnologia? Non molto, anche se non è di certo dietro l'angolo. L'anno scorso, i ricercatori della Tokyo University hanno realizzato un piccolo razzo di 120 grammi di peso spinto da microonde. Sembrerà poco, ma se si pensa che la propulsione era affidata alla sola aria riscaldata dal contatto col metallo rovente della base del razzo, si può ben sperare nel caso si dovesse utilizzare un vero e proprio propellente.

Ci sono poi le sperimentazioni della NASA, che già nel 1998 era riuscita a spingere un prototipo fino a 30 metri di altezza con l'utilizzo di un semplice laser.
Beaming rockets into space