ExoMars 2028: l’ESA sfrutterà una rivoluzionaria tecnologia nucleare

da | 24 Mag 2024 | Aerospace

Le unità riscaldanti a radioisotopi (Radioisotope Heater Units, abbreviate in RHU) sono dispositivi che sfruttano il calore prodotto dal decadimento degli elementi radioattivi, permettendo alle navicelle spaziali di operare senza dipendere dall’elettricità generata dai pannelli solari per mantenere caldi i loro componenti.

L’ESA ha storicamente fatto affidamento su partner statunitensi o russi per ottenere RHU che utilizzano plutonio-238, ma dal 2009 ha avviato un proprio programma per sviluppare riscaldatori a radioisotopi e batterie che forniscono energia elettrica.

La prossima missione marziana europea, ExoMars 2028, utilizzerà dunque un pionieristico dispositivo alimentato da energia nucleare che sfrutterà il decadimento radioattivo dell’americio-241 per mantenere caldi i suoi componenti. Si tratta di una novità assoluta e l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha annunciato i dettagli della missione, in collaborazione con NASA, che porterà su Marte il primo rover europeo, chiamato Rosalind Franklin.

Originariamente per ExoMars l’ESA stava collaborando con l’agenzia spaziale russa Roscosmos, ma ha interrotto la partnership nel 2022 a seguito dell’invasione russa dell’Ucraina. Le nuove unità riscaldanti europee salvaguarderanno i componenti della piattaforma di atterraggio della missione, che dispiegherà il rover sulla superficie marziana.

Il lander alimenterà il rover prima che questo esca dalla piattaforma e apra i suoi pannelli solari. Estendere la vita del lander offrirà una soluzione di riserva nel caso si verifichino problemi nel dispiegamento del rover, afferma Orson Sutherland, capo gruppo dell’ESA per l’esplorazione marziana presso il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale (ESTEC) a Noordwijk, nei Paesi Bassi.

Le unità riscaldanti dell’ESA saranno non solo una novità per l’Europa ma anche le prime al mondo a utilizzare americio-241, un sottoprodotto del decadimento del plutonio che ha meno potenza per grammo. Tuttavia, l’americio-241 è più abbondante e meno costoso, il che significa che, anche se le RHUs richiedono una quantità maggiore di isotopo per funzionare, sono complessivamente meno costose. “Sviluppare e lanciare una RHU europea sarà una novità per l’ESA e un grande traguardo”, afferma Sutherland.

Il rover Rosalind Franklin è dotato di un trapano di 2 metri che gli permetterà di scavare in profondità sotto la superficie marziana alla ricerca di tracce di vita antica. La missione ExoMars, inizialmente prevista per il lancio nel 2018, ha subito ritardi dovuti a problemi tecnici e alla pandemia di COVID-19, prima ancora che aumentassero le tensioni con la Russia.

L’ESA ha dovuto ripensare radicalmente la missione per procedere senza il coinvolgimento di Roscosmos, che avrebbe dovuto costruire il lander. Questo ha portato l’agenzia europea a progettare un nuovo lander e a fare affidamento su NASA per colmare le restanti lacune nel piano della missione. Secondo l’accordo, la NASA fornirà la capacità di lanciare ExoMars nel 2028, oltre ai motori di frenata per il lander e alle unità riscaldanti a radioisotopi per il rover.

Le RHU all’americio vengono create nell’ambito del progetto ENDURE (European Devices Using Radioisotope Energy). Poiché i dispositivi contengono materiali radioattivi, richiedono una certificazione prima del lancio e si sta cercando di soddisfare i requisiti di sicurezza per il decollo entro il 2028. A dirlo è Richard Ambrosi, fisico spaziale presso l’Università di Leicester, parte del team britannico che guida lo sviluppo del dispositivo.

Entro la fine del decennio, ENDURE mira a sviluppare batterie all’americio capaci di fornire elettricità a una navicella spaziale anziché solo calore, in vista di una serie di missioni lunari dell’ESA previste nei primi anni del 2030. Mentre una RHU utilizza il calore prodotto naturalmente dal decadimento radioattivo, una batteria nucleare, nota come generatore termoelettrico a radioisotopi, converte quel calore in energia elettrica.

Il National Nuclear Laboratory, con sede a Sellafield, nel Regno Unito, creerà i pellet di americio necessari per i riscaldatori e le batterie a partire dal combustibile nucleare esaurito proveniente dalle centrali elettriche civili del Regno Unito. Secondo Sutherland, avere le proprie unità riscaldanti permetterà all’ESA di espandere l’orizzonte di esplorazione. “La capacità di mantenere i sistemi di volo caldi in aree ombreggiate come i crateri o durante la notte, permetterà di esplorare zone precedentemente inaccessibili e di estendere la durata della missione,” dice.

Chi dovesse stranirsi per la volontà dell’ESA (e non solo) di esplorare le zone in ombra del sistema solare, nonché per le difficoltà correlare, tenga a mente che in quei luoghi le temperature possono scendere a livelli estremamente bassi. Ad esempio, sul nostro satellite durante il giorno lunare, che dura circa 14 giorni terrestri, la superficie illuminata dal sole può raggiungere temperature fino a 127 gradi Celsius. Tuttavia, quando quella stessa superficie entra nella notte lunare, la temperatura può precipitare drasticamente fino a -232 gradi Celsius, rendendo la Luna uno dei luoghi più freddi del sistema solare.

Le regioni polari della Luna presentano le temperature più estreme. Nei crateri situati ai poli, che non ricevono mai luce solare, le temperature possono scendere ulteriormente fino a -272 gradi Celsius (lo zero assoluto, la temperatura più bassa teoricamente raggiungibile, è pari a -273,15 gradi Celsius).

Queste condizioni estreme sono dovute alla mancanza di un’atmosfera sulla Luna, che impedisce di trattenere il calore e di diffondere la radiazione solare, creando così forti escursioni termiche tra il giorno e la notte lunari​​. Ed è inutile dire che a queste temperatura, è proibitivo operare per qualsiasi macchinario.

Ma perché esplorare le zone d’ombra permanenti sulla Luna? Perché sono di particolare interesse scientifico, in quanto possono conservare depositi di ghiaccio d’acqua, protetti dal calore del sole per miliardi di anni​. E dove c’è acqua, può esserci vita.

POTREBBE INTERESSARTI

NASA rinvia il ritorno dello Starliner sulla Terra

NASA rinvia il ritorno dello Starliner sulla Terra

I dubbi sulla sicurezza dei motori dello Starliner bloccano gli astronauti sulla ISS fino a data da destinarsi. Ma il veicolo è certificato per una permanenza massima...
Starlink Mini porta l'internet satellitare dentro gli zaini

Starlink Mini porta l’internet satellitare dentro gli zaini

Starlink Mini pesa un chilo e mezzo di peso, è grande come un laptop, offre velocità superiori ai 100 Mbps e consuma meno dei terminali precedenti.

Il segretario della NATO Jens Stoltenberg

La NATO investe mille miliardi di euro in IA, robot e spazio

La NATO investe mille miliardi di euro in 4 aziende specializzate in tecnologia per lo sviluppo di IA, robotica e ingegneria spaziale.

Blue Origin si unisce a SpaceX e ULA nei contratti per lanci militari della Space Force

Blue Origin gareggerà con SpaceX e ULA per i lanci di Space Force

Dopo anni di lobbying, proteste e proposte, la compagnia spaziale di Jeff Bezos, Blue Origin, è ora un appaltatore di lanci militari.

NASA manda in onda una falsa emergenza sulla ISS

NASA manda in onda una falsa emergenza sulla ISS (e si scusa)

“Controllate di nuovo il suo polso”: il pubblico in ansia dopo un audio diffuso accidentalmente.

SpaceX espande la Starfactory per costruire una Starship al giorno

SpaceX espande la Starfactory per costruire una Starship al giorno!

SpaceX espanderà la Starbase in Texas. L’obiettivo è la produzione di massa di Starship Version 2.

L'ultimo lancio di Starship di SpaceX è stato un successo

L’ultimo lancio di Starship di SpaceX è stato un successo

Non è stato perfetto ma i passi in avanti compiuti da SpaceX sono evidenti.

Il Boeing Starliner è finalmente in orbita

Boeing Starliner finalmente in orbita, ma emergono perdite di elio

Dopo anni di ritardi, la missione di prova dello Starliner è decollata ieri dalla Florida. Ma non è esattamente un successo.

Il bombardiere nucleare stealth B-21 si mostra in volo. Foto: US Air Force

Ecco le prime foto del bombardiere nucleare stealth B-21 in volo

Dopo oltre tre decenni di sviluppo, il successore dei bombardieri B-1 e B-2 si mostra in aria. Ogni esemplare ha un costo stimato di circa 700 milioni di dollari.

Ed Dwight, ex capitano dell'Aeronautica militare selezionato nel 1961 come primo candidato astronauta nero. Ha volato con Blue Origin.

Blue Origin riprende i lanci con passeggeri privati

Il New Shepard di Blue Origin riprende i voli turistici dopo un anno di indagini. A bordo Ed Dwight, selezionato nel 1961 come primo candidato astronauta di...
Share This