Spazio

Il fisico progetta un motore a spinta magnetica che potrebbe lanciarci sul Pianeta Rosso

>

Con SpaceX che continua la fase di test per Starship e l'entusiasmo che si diffonde per un vero e proprio volo con equipaggio su Marte, un interessante concetto di razzo a spinta magnetica concepito dalla fisica Fatima Ebrahimi presso il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) Laboratorio di fisica del plasma di Princeton (PPPL) potrebbe rendere la missione molto più conveniente.

La fattibilità di sistemi di propulsione sicuri e sostenibili che supereranno le prestazioni dei tradizionali motori a razzo a base chimica nei viaggi nello spazio profondo, non solo nel nostro sistema solare ma un giorno forse in una lontana galassia al di fuori della Via Lattea, è soprattutto nelle menti degli astrofisici.

I propulsori ionici, una volta la modalità standard di accelerazione per fantasiosi autori di fantascienza e ora il motore di posizionamento preferito per gli scienziati e gli ingegneri della NASA nei loro satelliti, potrebbero avere una maggiore resistenza e sono molto più economici da usare ma generano una minuscola quantità di spinta per l'accelerazione scopi. Questa non è esattamente un'opzione praticabile per un viaggio sul Pianeta Rosso dove centinaia di tonnellate di astronavi vengono spostate attraverso i cieli.



Il team di Princeton di Ebrahimi ha sviluppato un nuovo concetto che prevede l'utilizzo dello stesso meccanismo cosmico di base che aiuta a spingere i brillamenti solari verso l'esterno dal nostro Sole. Queste violente eruzioni sono composte da atomi carichi e particelle note come plasma, che sono imprigionati all'interno di intensi campi magnetici. I loro risultati sono stati pubblicati nel sito di ricerca online, Journal of Plasma Physics .

Per sfruttare questa energia dinamica in un sistema di propulsione efficace, Ebrahimi punta a un tipo di interazione chiamata riconnessione magnetica, in cui i campi magnetici in ambienti di plasma altamente carichi si ristrutturano automaticamente per convergere, separarsi e riconvergere.

Le conseguenze di questa reazione ciclica sono un impressionante concentrato di energia cinetica, energia termica e accelerazione delle particelle. Questo fenomeno non è limitato alle stelle, ma si verifica anche all'interno dell'atmosfera del nostro pianeta e dei reattori a fusione Tokamak, come il National Spherical Torus Experiment di PPPL.

scalare il sistema solare

Questo innovativo propulsore produce movimento espellendo sia particelle di plasma che bolle magnetiche note come plasmoidi, che aumentano la potenza della propulsione.

'I viaggi a lunga distanza richiedono mesi o anni perché l'impulso specifico dei motori a razzo chimici è molto basso, quindi l'imbarcazione impiega un po' di tempo per prendere velocità,' Ebrahimi spiega . “Ma se realizziamo propulsori basati sulla riconnessione magnetica, potremmo concepibilmente completare missioni a lunga distanza in un periodo di tempo più breve. Mentre altri propulsori richiedono gas pesante, fatto di atomi come lo xeno, in questo concetto puoi usare qualsiasi tipo di gas tu voglia.'

Ebrahimi

Credito: Elle Starkman, Ufficio delle comunicazioni di PPPL e ITER

chi ha giocato a Howard il papero?

Un propulsore magnetico funziona come i moderni propulsori ionici che stanno diventando sempre più comuni su una vasta gamma di sonde e veicoli spaziali. Questi funzionano caricando una base propellente costituita da atomi pesanti come lo xeno, quindi introducendo un campo elettrico e facendoli accelerare. Nell'intrigante concetto di Ebrahmi, i campi magnetici vengono reclutati per il lavoro di accelerazione.

Attualmente, le simulazioni al computer derivate dai computer PPPL e dal National Energy Research Scientific Computing Center presso il Lawrence Berkeley National Laboratory di Berkeley, in California, indicano che i propulsori a riconnessione magnetica possono teoricamente produrre velocità di scarico dieci volte più veloci di qualsiasi sistema di propulsione elettrica utilizzato oggi.

Questo lavoro è stato ispirato dal lavoro di fusione passato e questa è la prima volta che i plasmoidi e la riconnessione sono stati proposti per la propulsione spaziale, Ebrahimi ha aggiunto . Il prossimo passo è costruire un prototipo!



^