Motori Hall: funzionamento e vantaggi

Da sempre l’uomo ha volto il suo sguardo nello spazio e ha sempre cercato di comprendere cosa ci fosse oltre l’ignoto. I viaggi nello spazio hanno rappresentato sistematicamente uno degli obiettivi principali di scienziati e grandi nazioni, che proseguono le esplorazioni oltre l’atmosfera, coltivando tra i vari fini l’obiettivo di poter riuscire ad approdare su Marte.

Il problema principale, che costituisce il fulcro della riuscita dell’impresa, è rappresentato dalla lunghezza che caratterizza questo tipo di viaggi, una durata che nel caso di Marte potrebbe essere costituita da circa sessanta milioni di chilometri; infatti, questo tipo di “spostamenti” oltre a comportare un onere di tipo energetico, è senza dubbio anche molto rischioso, in quanto richiede di dover mantenere la nave spaziale costantemente operativa per molti anni.

Tipicamente la soluzione adottata è quella dei propulsori a effetto Hall, in quanto questo tipo di propulsori elettrici utilizzano un campo elettrico per l’accelerazione e non un combustibile chimico.

Il processo di spinta viene azionato grazie all’effetto ionizzante degli elettroni che vengono imprigionati e accelerati all’interno di un campo magnetico, per poi venire successivamente neutralizzati nello scarico.
Gli ioni vengono accelerati attraverso la generazione di un potenziale, che viene ottenuto grazie ad un anodo cilindrico e ad un catodo formato da un plasma caricato negativamente.

Dunque questo tipo di propulsori sembra essere la soluzione se si vuole raggiungere l’obiettivo del viaggio su Marte e come ha dichiarato anche nel 2017 Alec Gallimore, capo dello sviluppo del propulsore X3:

“I motori a propulsione chimica possono raggiungere una velocità massima di circa 5 chilometri al secondo, mentre un propulsore Hall potrebbe arrivare a 40 chilometri al secondo”.

I vantaggi dei motori Hall

Sebbene tale tipo di motori sia meno potente di quelli azionati tramite un combustibile chimico, i motori Hall presentano il vantaggio di poter mantenere un’operatività ottimale per un periodo più duraturo. Tali propulsori infatti, presentano una durata che va dai 3 ai 5 anni, e la loro vita si esaurisce quando la superficie del propulsore viene erosa dal propellente stesso.

Inoltre a quanto sembra questo tipo di propulsori necessitano di molto tempo per accelerare una navicella spaziale, e non sono dunque in grado poterla trasportare al di fuori dell’atmosfera terrestre.

Dunque il goal principale è rappresentato dall’ estensione del decorso di questo tipo di motori, tramite la variazione del flusso del gas che fuoriesce dal motore e la conseguente modifica del campo magnetico attraverso una modellizzazione computerizzata.

Una prima modifica è stata operata dal ricercatore Andrey Shashkov tramite l’utilizzo di alcuni accorgimenti denominati IAR, che sono in grado di modificare l’operatività dei motori Hall.

Il lavoro svolto dai ricercatori, tuttavia, non ha ancora raggiunto un punto ottimale tale da poter permettere un viaggio così duraturo.

Lo sviluppo è stato affidato al ricercatore Ken Hara, che sta cercando di creare un ulteriore upgrade degli ultimi motori a ioni, al fine di riuscire a renderli più potenti, efficienti e utili.

Il carburante di questo tipo di propulsori risulta essere più leggero e la loro tecnologia permette di poter applicare una moderata spinta per un periodo relativamente lungo e, secondo Hara, «rappresentano il futuro dell’esplorazione spaziale».

L’obiettivo del ricercatore è progredire nello sviluppo di tali motori attraverso alcuni modelli computerizzati che dovrebbero poter variare ulteriormente l’operatività di tali propulsori.

Il compito risulta essere arduo, in quanto per riuscire nell’impresa è necessario essere in possesso di rigorose analisi matematiche, che per essere validate hanno bisogno di innovativi modelli matematici basati sulla determinazione di nuove equazioni.

Lo studio verso lo spazio dunque non è ancora ultimato, ma ogni giorno i ricercatori lottano contro le avversità per poterci portare ad un passo dallo spazio.

Anche la NASA porta ancora progetti per poter viaggiare quasi alla velocità della luce: https://aerospacecue.it/motore-nasa-velocita-della-luce/13109/