IN SOSPESO SULLA LUNA E GLI ASTEROIDI

Levitazione ionica per esplorare i mondi senz’aria

Un team di ingegneri aerospaziali del Massachussets Institute of Technology sta mettendo a punto un nuovo concept per un rover sospeso – un “hover” – che levita sfruttando la carica naturale di corpi celesti senza atmosfera, come la Luna e gli asteroidi. Il modello matematico proposto è stato verificato in laboratorio e ha confermato che l’utilizzo di propulsori ionici miniaturizzati può consentire la levitazione elettrostatica perfino su asteroidi grandi come Psyche

     24/12/2021
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L’immagine mostra il concept del rover sospeso, testato dal team di ingegneri aerospaziali del MIT, per l’esplorazione della luna, degli asteroidi e di altri corpi planetari senz’atmosfera. Crediti: MIT.

Se fra gli ingegneri del Mit (Massachussets Institute of Technology) ci fosse stato anche Harry Potter, sarebbe bastata una semplice formula, la più famosa – Wingardium Leviosa – per pronunciare l’incantesimo capace di far levitare qualsiasi oggetto. Ma dal momento che gli ingegneri aerospaziali non hanno ancora guadagnato una bacchetta magica, hanno pensato bene di sfruttare le leggi della fisica, altro che fantascienza.

Ma per far cosa? Per esplorare – un giorno – la Luna, gli asteroidi e altre superfici planetarie con un veicolo levitante appunto, che sfrutti la carica naturale di questi corpi celesti. Non avendo infatti un’atmosfera, sono in grado di generare un campo elettrico grazie all’esposizione diretta al Sole e al plasma circostante. Sulla Luna, questa carica superficiale è forte abbastanza da far levitare la polvere a più di un metro dal suolo, proprio come l’elettricità statica può far rizzare i capelli di una persona.

Per non limitare un simile progetto solo ad asteroidi di piccole dimensioni, il team del Mit – con un contributo della Nasa – ha avanzato l’idea di un “rover” – la cui forma ricorda un disco voltante in stile retrò – che utilizza minuscoli propulsori ionici come attuatori per caricare il veicolo e, al tempo stesso, per aumentare la carica naturale della superficie locale del corpo planetario. Il risultato è una forza repulsiva relativamente grande tra il veicolo e il terreno, che richiede pochissima potenza.

Ma la forza prodotta da un rover dotato di propulsori ionici – in questo caso, in particolare, da sorgenti ioniche liquide – sarebbe sufficiente a far sì che il veicolo possa librarsi sulla Luna e su asteroidi di grandi dimensioni? Secondo un modello matematico che ne verifica la fattibilità iniziale, parrebbe di sì. Sulla base di questo semplice modello, il team ha previsto che un piccolo rover, con una massa attorno a un kg, potrebbe sollevarsi di circa un centimetro da terra su un asteroide grande come Psyche, utilizzando una sorgente di ioni da 10 kilovolt. Sulla Luna, invece, un simile decollo con lo stesso rover richiederebbe una sorgente da 50 kilovolt.

Il modello è stato poi riprodotto in laboratorio, trasferendo l’intero setup in una camera a vuoto per simulare cosa accadrebbe realmente nello spazio in un ambiente senz’aria come quello della Luna e degli asteroidi. L’esperimento, dall’esito positivo, ha confermato le previsioni per il “volo” di un veicolo del genere.

«In linea di principio, migliorando il nostro modello, potremmo levitare ad altezze molto più elevate», dice Oliver Jia-Richards, autore principale dello studio, pubblicato su Journal of Spacecraft and Rockets, che riporta i risultati del test. In effetti, irradiando la superficie con fasci di ioni, il campo elettrico superficiale può essere aumentato ben oltre il suo valore naturale e potrebbe consentire la levitazione elettrostatica ad altezze sempre maggiori, anche su corpi planetari grandi quanto la Luna.

«Con un rover levitante, non devi preoccuparti delle ruote o delle parti mobili», osserva Paulo Lozano, co-autore della ricerca. «Il terreno di un asteroide potrebbe essere totalmente irregolare, ma se hai un meccanismo controllato in grado di mantenere il rover in levitazione puoi sorvolare anche un terreno impervio e inesplorato».

Per saperne di più:

Fonte: “MIT engineers test an idea for a new hovering rover”, di Jennifer Chu | MIT News Office