UN MOTORE IONICO PER NANO-SATELLITI

Quattro milioni di km con un litro

Dalla Terra alla Luna con un decimo di litro di carburante. È l’obiettivo di MicroThrust, un prototipo di motore ionico messo a punto all’EPFL di Losanna, progettato come mezzo di propulsione per nanosatelliti da un chilo.

Rappresentazione di un nanosatellite in viaggio verso la Luna con un motore a ioni. Crediti: EPFL News

Grazie al lavoro degli scienziati del Politecnico di Losanna e di altri partner europei, è nato il primo prototipo di un nuovo motore ultra-compatto, in grado di offrire ai piccoli satelliti la possibilità di viaggiare oltre l’orbita terrestre a consumi ridottissimi. L’obiettivo di MicroThrust, questo il nome del micro-motore, è quello di ridurre in maniera drastica il costo delle esplorazioni spaziali. Grazie all’utilizzo della propulsione ionica, le prestazioni alle quali ambisce sono di arrivare a coprire una distanza pari a quella Terra-Luna consumando appena un decimo di litro di carburante.

Il motore è stato progettato per essere montato sui satelliti di piccole dimensioni, 10x10x10 centimetri cubi. Piccoli e sempre più di moda, in quanto i costi per produrre e lanciare questi satelliti sono davvero molto contenuti: attorno al mezzo milione di dollari, rispetto alle centinaia di milioni richiesti per i satelliti convenzionali. E lo stesso motore, oltre a essere altamente efficiente, è anche estremamente compatto: il peso del prototipo è di 200 grammi, carburante ed elettronica di controllo inclusi.

L’elemento che rende unico questo tipo di motore sta nel fatto che, per girare, non ha bisogno di bruciare combustibile. Il liquido “ionico” di cui si avvale, il composto chimico EMI-BF4, contiene molecole elettricamente cariche: gli ioni, appunto. Un po’ come quelle del comune sale da cucina, con la differenza che questo composto è liquido anche a temperatura ambiente. Mediante un campo elettrico, gli ioni vengono estratti dal liquido ed espulsi, così da genere la spinta. Ed è esattamente questo il principio alla base del motore ionico: il carburante non si brucia, si espelle.

Il primo impiego del prototipo appena realizzato sarà a bordo di CleanSpace One, un nano-satellite per la pulizia dei detriti spaziali. «Al momento i nano-satelliti sono bloccati nelle loro orbite. Il nostro obiettivo è quello di liberarli», dice Herbert Shea, coordinatore del progetto europeo MicroThrust e direttore del Microsystems for Space Technologies Laboratory dell’EPFL, la Scuola politecnica federale di Losanna.

«Abbiamo calcolato che, per raggiungere l’orbita lunare, un mini-satellite del peso di 1 kg, con il nostro motore, impiegherebbe circa sei mesi, con un consumo di soli 100 millilitri di carburante», spiega Muriel Richard, scienziato presso il Centro spaziale svizzero dell’EPFL.

Una prestazione che, in termini di accelerazione, può lasciare perplessi: in sei mesi di navigazione, il mini-satellite dovrebbe passare dai 24mila km/h iniziali a 42mila km/h. Vale a dire, 0-100 km/h in 77 ore. Nello spazio, però, dove non c’è l’attrito a frenare gli spostamenti, un’accelerazione leggera ma costante può rivelarsi la scelta vincente.