Un’energia affidabile amplia le frontiere dello spazio

Conservare l’energia nei veicoli per l’esplorazione spaziale nello spazio profondo è fondamentale per il successo della missione. L’energia solare in quei luoghi è minima, in particolare nell’orbita di Giove e oltre. Persino attorno a Marte, il periodo notturno e le tempeste di polvere impediscono una fornitura stabile di energia.

I generatori a radioisotopi (RPS - Radioisotope power system) sono un tipo di tecnologia energetica nucleare che usa il calore per produrre elettricità per i veicoli spaziali e i loro strumenti scientifici. Il calore è prodotto dal naturale decadimento radioattivo del plutonio-238. Gli RPS hanno alimentato le missioni della NASA (National Aeronautics and Space Administration) per oltre 50 anni. Il progetto SPACE TRIPS (“Space thermoacoustic radio-isotopic power system”), finanziato dall’UE, è stato avviato per creare una competitiva tecnologia RPS europea.

L’attenzione è concentrata sull’aumentare il livello di maturità tecnologica della promettente produzione di energia abbinata termoacustica (TAc) e magnetoidrodinamica (MHD). A differenza della convenzionale tecnologia del ciclo Stirling con pistoni in fase di sviluppo negli Stati Uniti, la generazione TAc–MHD non ha parti in movimento. L’energia termica dell’isotopo che decade è trasformata in energia meccanica sotto forma di vibrazioni. Le vibrazioni meccaniche causano quindi il movimento di metallo liquido in presenza di un magnete che induce un flusso di corrente o elettricità.

SPACE TRIPS sta mettendo assieme competenze nella produzione di energia TAc e MHD, che sono entrambe a un livello avanzato in Europa ma non sono mai state accoppiate. Le simulazioni numeriche hanno aiutato a definire le specifiche del sistema, sia a livello individuale che delle due tecnologie collegate. La prima parte del progetto si occupa quindi di confermare la fattibilità dell’accoppiamento in generale, poiché non è mai stato fatto prima d’ora. La seconda parte si occupa invece di determinare la fattibilità della sua applicazione nello spazio, quindi il team ha preso anche in considerazione i requisiti spaziali del generatore elettrico.

Durante i prossimi mesi, verranno ottimizzati i progetti e verrà costruito un prototipo. Il modello per dimostrazione verrà testato per confermare la fattibilità della produzione di elettricità per la prima volta da un generatore accoppiato TAc–MHD senza elementi solidi in movimento. Questo traguardo intermedio sarà importante non solo per l’indipendenza delle missioni spaziali dell’UE ma anche per convertire altre fonti termiche come quella geotermica o il calore di scarto in elettricità in modo efficiente ed efficace dal punto di vista dei costi.