Motori ionici: sogno o realtà sulle orme del vento ionico

ion-thruster-nasa-537x405Un tema affascinante e che viene dagli albori della storia dell’astronautica, quello dei propulsore ionici, propulsori di matrice elettrica, che proprio nella propulsione spaziale capace di creare una spinta a partire dalla accelerazione degli ioni usando forze di tipo elettrostatico ed elettromagnetico. Si tratta di propulsori con una spinta di propulsione creata molto piccola ma elevatissima ed ad altissima efficienza. Fino ad oggi,a causa delle loro necessità energetiche piuttosto elevate, i propulsori ionici sono stati considerati convenienti e confinati per questo ad applicazioni legate alla propulsione spaziale. Una storia iniziata con l’enunciazione dei principi della propulsione ionica, elaborati e pubblicati nel 1929 dal fisico tedesco Hermann Oberth nella bellissima storica pubblicazione (scaricabile) “Wege zur Raumschiffahrt” (Modi di volo spaziale). Alle enunciazioni teoriche fece seguito, nel 1959, la costruzione del primo propulsore ionico funzionante realizzato, costruito dap190 Harold R. Kaufman (foto a destra) presso gli stabilimenti del Gleen Research Center della NASA. La realizzazione fu testata a livello suborbitale con un lancio sulla SERT-1 (“Space Electric Rocket Test 1”) che, nel 1964 funzionò con successo per i 31 minuti previsti prima di ricadere a terra. Si tratta di propulsori ionici che utilizzano raggi di ioni (atomi o molecole carichi elettricamente) per creare una spinta in accordo con il terzo principio della dinamica, quello detto di azione e reazione. Il metodo per accelerare gli ioni varia, ma tutti i progetti si avvantaggiano del rapporto tra carica e massa degli ioni. Sono stati progettati diversi propulsori ionici afferibili alle due diverse categorie elettrostatica ed elettromagnetica, distinte dalla differenza nella modalità di accelerazione degli ioni.

E’ proprio di questi giorni, una forte riapertura di interesse di questo ambito tecnologico,160885579-617x416 questa volta per applicazioni di aviazione civile, da parte dei un team di ricercatori del MIT “Massachusetts Institute of Technology”, che sta lavorando proprio allo sviluppo di un nuovo propulsore ionico a flusso d’aria denominato “Ionic Wind Thrusters” con l’obiettivo futuro di poter equipaggiare gli aerei, potendo dare così risposte anche al problema dell’inquinamento di questo importante settore. Una svolta epocale che potrebbe affrancarci dai convenzionali motori a reazione che oggi monopolizzano l’aviazione, e, secondo le prime informazioni questi nuovi motori coniugherebbero un bassissimo consumo energetico e bassissime emissioni in atmosfera.
Lo sforzo più importante in questa fase della sperimentazione, da parte dei ricercatori, l’applicazione di una notevole tensione al loro nuovo congegno così da permettere allo stesso di generare una spinta adeguata.
Secondo le notizie pubblicate su Proceedings of the Royal Society (link sito), il nuovo propulsore ionico a flusso d’aria, potrebbe produrre fino a 110 Newton per kilowatt, contro gli appena 2 di un normale reattore.
L’ostacolo più grande nel percorso di ricerca del MIT, è oggi rappresentato dalla densità di “densità di spinta”, dal momento che i propulsori ionici a flusso d’aria dipendono, dalla quantità di “vento” che si può produrre tra due elettrodi la cui distanza dagli stessi è proporzionale alla spinta propulsiva producibile. Importante in questo senso l’ottimismo del gruppo di ricerca del MIT, che immagina il motore come parte integrante del velivolo. Una linea di ricerca sicuramente interessante, orientata ad un settore, come quello del’aviazione, nel quale si attendono sostanziali novità per la minimizzazione dell’impatto ambientale.

A seguire in interessante video divulgativo che introduce il tema seppure nell’ambito consolidato dell’aerospaziale.

Sauro Secci

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