La propulsione su spacecraft o satelliti artificiali viene utilizzata per generare delle variazioni di velocità. Il campo di ricerca e quello applicativo sono molto attivi e i metodi per ottenere propulsione sono vari, metodi che possono presentare vantaggi e svantaggi. Mantenere l'assetto di un satellite o recuperarne la corretta orbita è una questione soprattutto di propulsione. Approfondiamo insieme le tipologie più importanti di propulsione satellitare cercando di capirne meglio sia la fisica e sia la tecnologia senza trascurarne l'efficacia. E poi, la propulsione ci permetterà anche di volare attraverso il cosmo profondo?

Introduzione

Il motore di base viene definito "motore a razzo" ed è basato sul riscaldamento della massa di reazione e quindi l'espulsione di una porzione di essa dalla parte posteriore del veicolo. Il principio di azione-reazione ne fa da padrone. In effetti se un astronauta lancia un oggetto mentre si trova in orbita nello spazio subirà una spinta nel verso opposto dovuta appunto ad una perdita di massa, pensate al film "Il Sopravvissuto - The Martian" quando il protagonista si procura una spinta perdendo ossigeno attraverso il guanto (perdita di massa). La tecnologia della propulsione si è evoluta sia dal punto di vista dei propellenti che della progettazione del razzo stesso. Attualmente la maggior parte dei motori per il lancio sono basati sul bipropellente o combustibile solido, sono motori di tipo chimico. I satelliti artificiali in orbita hanno invece semplici motori chimici a monopropellente, o razzi resistojet per mantenere la loro posizione e controllo di assetto; per alcuni si sta prendendo in considerazione la propulsione elettrica per lo stationkeeping nord-sud. Infine ci sono i veicoli interplanetari che usualmente hanno razzi di tipo chimico, ma negli ultimi tempi una forma di propulsione elettrica (ionica) sembra aver avuto un certo successo. Ma perché la propulsione per i satelliti è così importante? Cominciamo col dire che una volta aver raggiunto la sua orbita il satellite è sottoposto a vari disturbi che ne possono compromettere sia l'assetto che la sua stessa orbita (anche la Stazione Spaziale Internazionale subisce gli stessi effetti). Ad esempio può essere soggetto all'attrito con l'atmosfera terrestre nel caso in cui l'orbita sia particolarmente bassa. Questo porta il satellite a continue correzioni della sua orbita attraverso spinte propulsive, il termine tecnico è "stationkeeping orbitale". Un altro caso è invece quando è necessario spostare un satellite da un'orbita bassa ad una più alta e qui la propulsione deve essere ancora più potente, non si tratta di una semplice correzione di traiettoria ma di un vero e proprio spostamento. Tenete conto che nel momento in cui la propulsione non può essere più effettuata, ad esempio per l'esaurimento del propellente o eventuali malfunzionamenti, la sua vita o attività può anche considerarsi finita! In caso di orbita bassa il satellite, a causa dell'attrito con l'atmosfera, pian piano, senza le dovute correzioni orbitali, tende a cadere lungo la sua orbita sino a che precipita nell'atmosfera stessa come fosse una meteorite. Uno degli svantaggi di questo caso è che il satellite non sempre si esaurisce nell'impatto ed alcune parti potrebbero giungere sulla superficie del pianeta stesso provocando di conseguenza non pochi problemi. Per veicoli di tipo interplanetario ovviamente la durata della propulsione è limitata ed è applicata per un periodo sufficiente ad apportare la giusta direzione al loro spostamento. Di seguito il veicolo proseguirà per inerzia data la spinta iniziale. Per una propulsione inesauribile ci sono anche le vele solari, ancora però sotto studio soprattutto per migliorarne il rendimento perché ancora molto basso e di conseguenza il design. Le Vele Solari sono comunque dei dispositivi di propulsione molto interessanti e ne parlerò più avanti. Per veicoli invece di tipo interstellare e ancora di più per quelli intergalattici è tutto più complicato perché oltre il sistema planetario il veicolo deve essere dotato di una propulsione inesauribile, molto efficiente e potente per generare alte variazioni di velocità, precisa e che possa resistere nel tempo.

Efficacia

Per far si che una propulsione sia efficace bisogna lavorare sull'impulso (mv: massa per velocità). Essendo la [...]

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