NASA Engine
Credits: NASA.gov

Lo scorso 19 Ottobre è stato presentato un report dell’Ingegnere della NASA Dr. David Burns, impiegato al Marshall Space Flight Center, in Alabama; egli ha presentato il progetto di una teoria per lo sviluppo di un motore a propulsione ionica capace di raggiungere il 99% della velocità della luce.

Principio di funzionamento

La teoria sviluppata riguarda un motore che non necessità di carburante, e di conseguenza a emissioni zero, che genera un impulso specifico praticamente infinito.
Questo propulsore lavora accelerando ioni d’Elio (Alpha++) in un ambiente in cui è presente vuoto spinto (circa 10^(-11) atmosfere); alla base di esso vi è la teoria della relatività di Einstein, secondo la quale un oggetto che accelera verso la velocità della luce guadagna massa.

Il Dr. David Burns, nella sua pubblicazione, propone il seguente esempio per descrivere il principio di funzionamento del suo concept: considerate una scatola posta su una superficie senza attrito, al cui interno vi è un anello libero di scorrere intorno a un’asta fissata all’interno.
In una condizione di assenza totale di attrito l’anello che scorre avanti o indietro lungo l’asta genera, per il terzo principio della dinamica, una reazione della scatola che si muove in direzione opposta; tale reazione sarebbe di intensità diversa se la massa dell’anello cambiasse radicalmente mentre scorre in una direzione, generando una differenza di spinta.

Motore Elicoidale
Credits: NASA/Marshall Space Flight Center

Se l’anello fosse composto da ioni accelerati e ivi confinati da un intenso campo elettromagnetico si potrebbe, idealmente, far variare terribilmente la massa di questo anello, decelerandolo in una direzione: in questa configurazione il motore assumerebbe un aspetto elicoidale.

Utopia o idea fattibile

Il pubblico di ingegneri e fisici quantistici ha accolto con non poco scetticismo l’idea del collega, evidenziando non poche criticità nella sua teoria. I requisiti iniziali, innanzitutto, sono di almeno 200 metri di lunghezza, 12 metri di diametro e 165 Mega Watt di potenza per produrre appena 1 Newton di spinta.

Progetti per motori a propulsione alternativa sono già stati proposti in passato. Agli inizi degli anni 2000 fu presentato l’ EM Drive, che avrebbe dovuto generare spinta intrappolando le radiazioni in microonde; secondo Roger Shawyer, inventore dell’EM Drive, il motore elicoidale avrà lo stesso problema della sua invenzione: non lavorerà mai in uno spazio completamente privo di attrito.

Illustrazione EM Drive
Credits: The New Scientist

Viene meno la conservazione del momento, giustificata dal Dr. Burns affermando che a velocità relativistiche potrebbe non essere più una funzione lineare. Nel report viene proposto anche un sistema interno al motore per provvedere all’accumulazione di momento durante la lunga fase di accelerazione verso valori prossimi a 297 milioni di metri al secondo.

Come sarebbe?

Motori chimici, nucleari o elettrici espellono massa per generare spinta, richiedendo quindi un trade-off tra peso e potenza del vettore razzo. La progettazione aerospaziale è un circolo vizioso: gli enormi serbatoi ed il peso di carburante richiedono più spinta, ma per avere più spinta necessito di più carburante. Motori a propulsione alternativa, come questo acceleratore di particelle, potrebbero cambiare radicalmente il modo di viaggiare, sia nello spazio che sulla Terra.

Una delle immediate applicazioni di questo motore che non necessita carburante sarebbe l’utilizzo per il mantenimento posizione assoluta di flotte di satelliti. Le sue prestazioni garantirebbero l’abbattimento dei tempi di viaggio per molti pianeti del sistema solare ed anche per alcune stelle vicine. Sarebbe però ancora troppo poco per colmare distanze intergalattiche durante un’intera vita umana.

Sebbene il Dr. Burns abbia condotto gli studi su questo progetto in maniera totalmente autonoma, riconosce che le sue potenzialità siano parecchie e, quindi, merita di essere ulteriormente approfondito.
Egli stesso afferma:

I know that it risks being right up there with the EM drive and cold fusion. But you have to be prepared to be embarrassed. It is very difficult to invent something that is new under the sun and actually works.