{"id":127442,"date":"2026-05-02T00:02:00","date_gmt":"2026-05-01T22:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/?p=127442"},"modified":"2026-05-02T07:04:11","modified_gmt":"2026-05-02T05:04:11","slug":"il-futuro-dei-sistemi-di-propulsione-nello-spazio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/127442","title":{"rendered":"Il futuro dei sistemi di propulsione nello spazio di Vincenzo Popio"},"content":{"rendered":"tempo di lettura: <\/span> 9<\/span> minuti<\/span><\/span>

.<\/p>\nlivello elementare<\/span><\/a>\n

.<\/span><\/p>\n

ARGOMENTO: INNOVAZIONE TECNOLOGICA<\/span><\/strong>
\nPERIODO: XXI SECOLO<\/span><\/strong>
\nAREA: PROPULSIONE SPAZIALE<\/span><\/strong>
\nparole chiave: astronavi, viaggi interplanetari<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/strong><\/p>\n

Artemis II \u00e8 tornata a casa, sperimentando nuove procedure che aumenteranno la sicurezza delle prossime missioni. La missione ha utilizzato il Space Launch System (SLS) come principale veicolo propulsore e, durante il viaggio verso e dalla Luna, il Modulo di Servizio Europeo (ESM) ha fornito la propulsione necessaria per le manovre chiave per potersi orientare e dirigere nello spazio profondo, avviando il motore principale RS-25 per fornire la spinta iniziale ed i motori laterali a propellente solido.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Come abbiamo gi\u00e0 sottolineato ARTEMIS II rappresenta un passo significativo verso il ritorno sulla Luna dove il progetto intende installare la stazione permanente necessaria per fare il primo passo verso le stelle. Permangono per\u00f2 ancora problemi senza una soluzione: i tempi di trasferimento sono ancora troppo lunghi anche per ipotizzare una missione su Marte. Gli astronauti accumulerebbero troppe radiazioni ed il loro fisico perderebbe l\u2019efficienza necessaria per continuare la loro missione. In breve , il sogno dell’Uomo di viaggiare verso altri pianeti si scontra con delle difficolt\u00e0 oggettive: la fisiologia umana e la nostra attuale velocit\u00e0 di viaggiare oltre la nostra atmosfera. In merito al secondo punto, che tratter\u00f2 oggi, va premesso che essa \u00e8 legata al tipo di propulsione da utilizzare nel vuoto dello spazio e non deve essere confusa con quella per il lancio nello spazio o l\u2019ingresso nell\u2019atmosfera.<\/p>\n

\"\"Sistema solare – Grafica di Vincenzo Popio<\/strong><\/span><\/p>\n

Il sistema solare \u00e8 immenso e con\u00a0 l\u2019attuale tecnologia occorrerebbero anni per percorrere distanze apprezzabili (si pensi alla Voyager 1 che, lanciata nel 1977, \u00e8 l’oggetto terrestre che \u00e8 arrivato pi\u00f9 lontano dalla Terra viaggiando nello spazio interstellare a una velocit\u00e0 di circa 61.198 km\/h, e si trova attualmente ad oltre 25 miliardi di chilometri dalla Terra, ovvero circa 0,0027 anni luce). Per collocare la attuale posizione della sonda dobbiamo pensare che il diametro del nostro sistema, inteso come la regione influenzata dal vento solare, \u00e8 di circa 19 miliardi di chilometri ed il limite della Nube di Oort<\/span><\/strong>, che segna il limite esterno del sistema solare, \u00e8 lontano ben 3,2 anni luce dal Sole. Questo ci fa comprendere che la sonda, per raggiungere la stella pi\u00f9 vicina al Sole, Proxima Centauri<\/span><\/strong>, distante 4,24 anni luce, impiegher\u00e0 74.000 anni per arrivarci.<\/p>\n

In viaggio verso l’infinito<\/span><\/strong><\/span>
\nAttualmente i razzi per la messa in orbita ci consentono di superare l\u2019attrazione gravitazionale terrestre ed accelerare fino alla velocit\u00e0 necessaria per intraprendere un viaggio interplanetario. A questo punto si stanno ipotizzando le vele solari che sfruttano la pressione della radiazione solare per spingere le navicelle spaziali, riducendo la dipendenza dai propellenti chimici e consentendo quindi missioni di lunga durata. Sebbene la luce solare sia la principale fonte di spinta, le vele solari possono essere usate anche per viaggi interstellari se integrate con altre tecnologie, come potenti laser, che possono fornire la spinta necessaria una volta che la vela si allontani dalla zona di influenza diretta del sole.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Un’immagine composita che ho realizzato fino ad oggi da foto di pubblico dominio, per celebrare la notizia sul progetto Breakthrough Startshot – Fonte Sonda a vela leggera per Alpha Centauri – Autore Futurilla Sonda a vela leggera verso Alpha Centauri.jpg – Wikimedia Commons<\/a><\/strong><\/span><\/p>\n

Per la propulsione spaziale si stanno sviluppando nuovi motori per raggiungere velocit\u00e0 superiori alle attuali e ridurre i tempi di viaggio. In particolare NASA, DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency<\/span><\/strong> – ma anche altre agenzie spaziali stanno studiando l\u2019applicazione del nucleare per la propulsione. Secondo un recente studio pubblicato sulla rivista EnginRxiv<\/a><\/strong> sono in corso di valutazione cinque tipi di propulsione: la Termica Nucleare (NTP), i razzi chimici, i propulsori ionici, l\u2019Elettrica Nucleare (NEP) e quella al plasma<\/span><\/strong> che potrebbero essere adattati in funzione dei requisiti della missione.<\/p>\n

Analizziamo i vari sistemi<\/span><\/strong><\/span>
\nI sistemi NTP offrono la capacit\u00e0 di fornire un elevato impulso specifico \u2013 una misura dell\u2019efficienza del carburante \u2013 ed una spinta moderata, caratteristiche che li rendono un\u2019opzione promettente per missioni nello spazio profondo. A differenza dei razzi chimici, che si basano sulla combustione, l\u2019NTP utilizza un reattore nucleare per surriscaldare l\u2019idrogeno prima di espellerlo ad alta velocit\u00e0 per generare la spinta.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Schema in italiano di un razzo termico nucleare. Tratto da de:Bild:Nukleartriebwerk_schema.svg Razzo termico nucleare it.svg – Wikimedia Commons<\/a><\/strong><\/p>\n

Secondo lo studio l\u2019impulso specifico della tecnologia NTP \u00e8 quasi il doppio di quello dei razzi chimici, quindi adatto per le missioni a lungo raggio in cui il risparmio di carburante \u00e8 fondamentale. Tuttavia, i rischi per la sicurezza associati ai materiali radioattivi e gli elevati costi rimangono ostacoli significativi.<\/p>\n

I razzi chimici<\/span><\/strong> eccellono nella potenza necessaria per sfuggire alla gravit\u00e0 terrestre, con livelli di spinta che superano di gran lunga altre tecnologie. Attraverso la reazione chimica del carburante e di un ossidante si generano 15.000 kilonewton di spinta e possono essere classificati in motori solidi, liquidi e ibridi. In particolare quelli a propellente solido offrono semplicit\u00e0 ed elevata spinta, rendendoli adatti per le fasi di lancio. Quelli a propellente liquido hanno una maggiore efficienza e controllabilit\u00e0, mentre quelli ibridi combinano un combustibile solido ad un ossidante liquido per bilanciare spinta ed efficienza. Secondo lo studio citato, i razzi chimici sono indispensabili per i lanci ma la loro minore efficienza ed i maggiori requisiti in termini di carburante ne limitano l\u2019idoneit\u00e0 per missioni prolungate.<\/p>\n

La propulsione ionica<\/span><\/strong> \u00e8 una tecnologia che sfrutta l’energia elettrica per ionizzare un gas neutro, come lo xeno, accelerando gli ioni risultanti tramite campi elettrici e magnetici.<\/p>\n

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Un diagramma di un propulsore ionico elettrostatico – Autore Oona R\u00e4is\u00e4nen<\/span> Ioni elettrostatici thruster-en.svg – Wikimedia Commons<\/a><\/strong><\/p>\n

La propulsione al plasma<\/span><\/strong> utilizza il quarto stato della materia, appunto il plasma, producendo un arco di elettricit\u00e0 al propellente per generare particelle di ioni che, accelerate utilizzando un forte campo magnetico, genererebbe la spinta del razzo.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Il sistema di propulsione ionica (IPS), fornito da NSTAR (NASA SEP Technology Application Readiness), utilizza un catodo cavo per produrre elettroni in grado di ionizzare lo xeno in collisione. Lo Xe+ viene accelerato elettrostaticamente attraverso un potenziale fino a 1280 V ed emesso dal propulsore da 30 cm attraverso una griglia di molibdeno. Viene emesso un fascio di elettroni separato per produrre un fascio di plasma neutro. L’unit\u00e0 di elaborazione di potenza (PPU) dell’IPS pu\u00f2 accettare fino a 2,5 kW, corrispondenti a una potenza operativa massima del propulsore di 2,3 kW e una spinta di 92 mN. La limitazione si ottiene bilanciando i parametri del sistema di alimentazione X e propulsore a livelli di potenza inferiori, e alla potenza del propulsore pi\u00f9 bassa, 500 W, la spinta \u00e8 di 20 mN. L’impulso specifico diminuisce da 3100 s ad alta potenza a 1900 s al livello minimo dell’accelerazione. Fonte NASA – DS1 su come funziona il motore ionico dal NASA Glenn Research\u00a0 – Ion engine.svg – Wikimedia Commons<\/a><\/strong><\/span><\/p>\n

Questa tecnologia \u00e8 considerata promettente per la sua efficienza e potenziale capacit\u00e0 di raggiungere elevate velocit\u00e0 nello spazio. I propulsori ionici vantano infatti valori di impulso fino a 20 volte quelli dei razzi chimici. La propulsione al plasma offre un\u2019efficienza ancora maggiore a 8.000 secondi mantenendo la capacit\u00e0 di regolazione dei livelli di spinta durante la missione. Questi motori tendono a generare il plasma utilizzando diversi metodi, tra cui la radiofrequenza o l\u2019energia a microonde tramite un\u2019antenna esterna. Non ci sono parti mobili o griglie: il design \u00e8 un semplice cilindro e tutte le parti importanti che entrano in contatto con il propellente sono in vetro o in ceramica. Ci\u00f2 significa che possiamo usare qualsiasi tipo di propellente come argon, anidride carbonica o persino urina umana invece dello xeno, che \u00e8 molto pi\u00f9 raro. L\u2019elevato impulso specifico rende quindi questi sistemi ideali per le missioni nello spazio profondo, dove una spinta continua e delicata pu\u00f2 accelerare gradualmente il veicolo spaziale ad alte velocit\u00e0 per lunghi periodi.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Motore di propulsione al plasma con un lungo albero elettromagnetico per accelerare il propellente al plasma ad alte velocit\u00e0 dalla parte posteriore del propulsore. Il lungo albero ospita un magnete superconduttore a temperature pi\u00f9 elevate e pu\u00f2 essere raffreddato passivamente dalle basse temperature dello spazio. Si notano radiatori e specchi attorno all’albero per bloccare la luce solare impedendo che raggiunga il nucleo magnetico superconduttore e per aiutare a dissipare il calore dal nucleo magnetico superconduttore – schema realizzato con Sketchup e V-Ray – autore Wikideas1\u00a0<\/span> Motore di propulsione al plasma.webp – Wikimedia Commons<\/a><\/strong><\/p>\n

Lo svantaggio \u00e8 che questi motori \u00e8 che possono generare solo una leggera spinta, il che li renderebbe inadatti al lancio. Inoltre, il loro elevato fabbisogno energetico richiede sistemi di alimentazione avanzati, come generatori nucleari o enormi pannelli solari, aggiungendo complessit\u00e0 alla progettazione della missione. Ciononostante sono i pi\u00f9 promettenti per l\u2019esplorazione dello spazio profondo, dove un\u2019accelerazione graduale nel tempo pu\u00f2 spingere i veicoli spaziali a velocit\u00e0 straordinarie. In particolare, secondo lo studio citato, la combinazione di efficienza e controllo renderebbe i propulsori ionici ed i sistemi al plasma particolarmente adatti per missioni come l\u2019esplorazione di asteroidi o dove, per effettuare regolazioni orbitali, siano necessarie precisione ed efficienza piuttosto che potenza.<\/p>\n

Un approccio ibrido all\u2019energia nucleare si ha nella Propulsione Elettrica Nucleare (NEP)<\/span><\/strong>\u00a0che utilizza l\u2019energia generata da un reattore nucleare per alimentare un motore elettrico, che a sua volta produce la spinta necessaria per il movimento del veicolo spaziale. Questa tecnologia combinerebbe la densit\u00e0 energetica del nucleare con la flessibilit\u00e0 e l\u2019efficienza dei motori elettrici. Di fatto attraverso la fissione nucleare<\/span><\/strong>, una tecnologia ben consolidata nella produzione di energia, si potrebbero ottenere propulsioni pi\u00f9 potenti di quelle ottenute con razzi a propulsione chimica. La ricerca si sta ora indirizzando verso lo sviluppo di reattori alimentati ad uranio poco arricchito. Questo tipo di carburante risulta meno efficiente in termini di fissione, ma \u00e8 pi\u00f9 sicuro per eventuali incidenti durante i test a terra.<\/p>\n

Non \u00e8 solo una questione di efficienza<\/span><\/strong><\/span>
\nOgni tecnologia di propulsione \u00e8 accompagnata da considerazioni ambientali e di sicurezza. I razzi chimici, con le loro emissioni di propellente, contribuiscono all\u2019inquinamento atmosferico, mentre NTP e NEP comportano l\u2019impiego di materiali radioattivi. I propulsori ionici e al plasma generano emissioni minime ma dipendono da propellenti rari come lo xeno, sollevando interrogativi sulla sostenibilit\u00e0 delle risorse. Trovare un equilibrio tra l\u2019impatto ambientale e i requisiti della missione sar\u00e0 quindi una sfida decisiva per la futura esplorazione spaziale. Altro fattore sono i costi che giocheranno un ruolo decisivo sui sistemi che verranno utilizzati per l\u2019esplorazione spaziale. I razzi chimici sono relativamente economici da costruire e gestire, dell\u2019ordine di qualche milione di euro ma i sistemi NTP e NEP, comportano costi di ricerca e sviluppo molto pi\u00f9 elevati, per la complessit\u00e0 dell\u2019integrazione dei reattori nucleari – per dare un’idea oltre i 200 milioni di dollari. La propulsione al plasma ha costi ancora maggiori, che possono essere di milioni se non miliardi di euro, che includono lo sviluppo, la costruzione e il test. Un mix di vantaggi e svantaggi che pu\u00f2 pesare sulle decisioni che le aziende costruttrici dovranno prendere. Aziende come SpaceX, ad esempio, attualmente si affidano a motori chimici, e potrebbero esplorare sistemi ionici o al plasma per future imprese nello spazio profondo.<\/p>\n

Conclusioni<\/strong><\/span>
\nIl futuro dell\u2019esplorazione spaziale coinvolger\u00e0 probabilmente una gamma di diverse tecnologie, ritagliate agli obiettivi specifici della missione. Per le missioni con equipaggio nello spazio profondo bisogner\u00e0 concentrarsi sullo sviluppo ed il perfezionamento dei sistemi di propulsione termica nucleare (NTP), affrontando le sfide di sicurezza e costi per utilizzare la loro efficienza e il loro potenziale di spinta. Per quelle di lunga durata senza equipaggio bisogner\u00e0 investire nell\u2019avanzamento delle tecnologie di propulsione al plasma e dei propulsori ionici per massimizzare l\u2019efficienza e ridurre l\u2019impatto ambientale.<\/p>\n

La ricerca naturalmente continua, esplorando i sistemi di propulsione ibrida che combinano i punti di forza di pi\u00f9 tecnologie (scienza dei materiali, progettazione dei reattori per migliorare la sicurezza e la fattibilit\u00e0 della propulsione nucleare). Secondo tutti questi studi, la ricerca futura dovrebbe concentrarsi sulla creazione di protocolli di sicurezza per la propulsione nucleare, sulla riduzione dei costi di sviluppo con l\u2019utilizzo dell\u2019intelligenza artificiale per migliorare l\u2019efficienza della propulsione in funzione della pianificazione della missione. Mentre i motori chimici rimangono la tecnologia pi\u00f9 affidabile per il lancio e le manovre orbitali, il futuro dell\u2019esplorazione spaziale dipender\u00e0 sempre pi\u00f9 dai motori nucleari, sia termici che elettrici. Ad esempio il motore al plasma di Rosatom (agenzia russa per l\u2019energia atomica) rappresenta una delle alternative pi\u00f9 promettenti, con il potenziale di rivoluzionare i viaggi interplanetari, sfruttando campi elettromagnetici per accelerare le particelle fino a velocit\u00e0 di 360.000 km\/h.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Tuttavia, i motori termici nucleari sembrano essere ancora la soluzione pi\u00f9 immediata e promettente per missioni con equipaggio, come quelle future verso Marte, perch\u00e9 offrono un buon compromesso tra spinta elevata ed efficienza, riducendo significativamente i tempi di viaggio e l\u2019esposizione alle radiazioni cosmiche.
\nVincenzo Popio<\/span><\/strong>
\n.<\/span><\/p>\n

1 UA \u00e8 la distanza media tra la Terra e il Sole, circa 150 milioni di chilometri.<\/p>\n

.<\/span><\/p>\n

PAGINA PRINCIPALE - HOME PAGE<\/span><\/a>
\n.<\/span><\/p>\n

Alcune delle immagini possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e\/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l\u2019autore e le fonti o rimuoverle, pu\u00f2 scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell\u2019articolo
\n.<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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