Il thriller campione d'incassi di Christopher Nolan Oppenheimer ha riacceso l’interesse del pubblico per tutto ciò che riguarda il nucleare, compresa la propulsione termica nucleare nello spazio, una tecnologia promettente ma non provata che potrebbe ridurre significativamente il tempo di viaggio verso Marte e destinazioni più lontane nell’universo.

Concetto di un veicolo spaziale alimentato da propulsione termica nucleare.NASA

La NASA ha studiato per decenni la fattibilità dei razzi a propulsione nucleare e gli imprenditori spaziali privati, tra cui il CEO di SpaceX Elon Musk, sembrano universalmente ottimisti riguardo alla tecnologia. Sono in corso alcuni sforzi pubblici e commerciali per lo sviluppo di motori termici nucleari con l’obiettivo di lanciare nello spazio il primo razzo a propulsione nucleare entro la fine di questo decennio.

Cos'è un razzo a propulsione nucleare?

La propulsione termica nucleare è una tecnologia in grado di raddoppiare l’efficienza del propellente dei razzi chimici, dimezzando il tempo di viaggio. In un motore a razzo termico nucleare, un reattore a fissione genera temperature estremamente elevate. Un motore trasferisce quindi il calore prodotto dal reattore a un propellente a idrogeno liquido, che si espande attraverso un ugello per fornire la spinta necessaria a muovere un veicolo spaziale.

Viaggiare più velocemente nello spazio può ridurre notevolmente il rischio e il costo delle missioni umane, e la NASA ha adottato la propulsione termica nucleare sul suo radar da più di 60 anni. Ma scienziati e ingegneri devono ancora risolvere alcune sfide, come progettare un reattore in grado di resistere alle dure condizioni del volo spaziale e proteggere gli astronauti dalle radiazioni. Anche lanciare un reattore nucleare pesante nell’orbita terrestre sarebbe difficile, poiché richiederebbe molto carburante.

I pionieri dello spazio sono ottimisti sulla propulsione nucleare

Musk è uno dei sostenitori più accesi dei razzi a propulsione nucleare. In un tweet del 2019, ha definito la tecnologia una grande idea e ha raccomandato alla NASA di perseguirla. SpaceX mira a portare gli esseri umani su Marte entro il 2050, sebbene la società non abbia programmi noti per lo sviluppo di motori a razzo nucleari.

Anche Peter Beck, CEO del rivale emergente Rocket Lab di SpaceX, è un grande fan della tecnologia, ha detto agli analisti in una conferenza sugli utili all'inizio di questa settimana.

Non siamo migliorati molto [dalla propulsione chimica] dai primi anni ’60. Abbiamo raggiunto una sorta di equilibrio chimico già da tempo. Quindi sono necessari grandi progressi se vogliamo veramente essere cittadini del sistema solare, ha affermato Beck. Penso che la propulsione nucleare sia una di quelle cose che possono davvero trasformare la situazione.

Ma Rocket Lab non sta nemmeno sviluppando una propria tecnologia di propulsione nucleare. È profondamente complesso. E, naturalmente, la parte più impegnativa è in primo luogo portarlo in orbita. Una volta in orbita, è una tecnica davvero eccezionale, ha detto Beck.

Qualcuno sta costruendo questa tecnologia?

Un altro miliardario spaziale, Jeff Bezos, non ha detto pubblicamente nulla sui razzi nucleari, ma la sua azienda, Blue Origin, è una delle poche che lavora su questa tecnologia.

Nell'aprile del 2021, Blue Origin e altre due società, General Atomics e Lockheed Martin, hanno ricevuto un contratto di 18 mesi dalla Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), il braccio di ricerca e sviluppo del Pentagono, per sviluppare e costruire un razzo termico nucleare motore per le future missioni con equipaggio della NASA in un programma chiamato DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).

In base al contratto, General Atomics si occuperà della progettazione preliminare di un reattore termico nucleare e del concetto di un sottosistema di propulsione, mentre Blue Origin e Lockheed Martin svilupperanno ciascuno progetti concettuali di veicoli spaziali.

A gennaio, la NASA e la DARPA avevano dichiarato che miravano a testare il primo motore nucleare DRACO entro il 2027.

Con l'aiuto di questa nuova tecnologia, gli astronauti potrebbero viaggiare da e verso lo spazio profondo più velocemente che mai: una capacità importante per prepararsi alle missioni con equipaggio su Marte, ha affermato in un annuncio l'amministratore della NASA Bill Nelson.

A luglio, una società aerospaziale con sede nel Regno Unito chiamata Pulsar Fusion ha annunciato l’intenzione di costruire un razzo alimentato da energia nucleare fusione , invece della fissione, che potrebbe raggiungere velocità fino a 500.000 miglia all'ora.

La fusione genera enormi quantità di energia, diverse volte quella di un processo di fissione nucleare, che rilascia energia dividendo gli atomi. Un razzo alimentato da un motore a fusione può essere ancora più potente di uno a fissione.

Un razzo a fusione potrebbe permetterci di inviare persone su Marte e riportarle indietro in settimane, non mesi o anni , ha affermato Adam Baker, capo dell’ingegneria della propulsione di Pulsar Fusion. Potrebbe permetterci di fare viaggi di andata e ritorno verso i pianeti esterni del sistema solare, per mandare persone a vedere gli anelli di Saturno o le lune di Giove.

Fusion offre 1.000 volte la potenza dei propulsori ionici convenzionali attualmente utilizzati in orbita, afferma Richard Dinan, CEO di Pulsar Fusion detto in un comunicato . Se gli esseri umani riuscissero a realizzare la fusione per produrre energia, la propulsione a fusione nello spazio sarebbe inevitabile.

Pulsar Fusion mira a testare il suo primo razzo a fusione entro la fine di questo decennio.