Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

INDIA1 – Gli Indiani nello spazio, a modo loro.

Era da tempo che volevo mettere nero su bianco qualcosa a proposito del programma spaziale dell’India, e stavo raccogliendo documentazione quà e là. Fin dalle prime letture mi era diventato chiaro che la visione indiana dello Spazio era diversa da qualsiasi altra e meritava l’attenzione del pubblico più vasto possibile. E non si trattava solo di sottolineare, per esempio, che la sonda indiana lanciata verso Marte era costata sensibilmente meno degli equivalenti americani o europei. Il nocciolo della questione riguardava i metodi e le scelte politiche (o meglio, la filosofia) con cui gli Indiani andavano nello Spazio.

indiaminiUn programma spaziale per i cittadini

L’India è uno dei pochissimi paesi in via di sviluppo che ha dato inizio a un proprio programma spaziale qualcosa come 50 anni fa, e lo ha sempre sostenuto con fedeltà e coerenza di fronte alle acrobazie dei politici che, nella democrazia più grande del mondo, non sono state poca cosa, come ci insegna la cronaca. Fin dal suo inizio, il programma è stato rivolto in gran parte verso obiettivi civili, lasciando ai militari una fetta minore della torta dei finanziamenti, quella riguardante le comunicazioni. E i militari hanno accettato, fino ad oggi, di mantenere un basso profilo, cosa che proprio non si può dire sia successa nel resto del mondo. Così la Indian Space Research Organization (ISRO), una specie di NASA indiana, può oggi ostentare orgogliosamente dozzine di missioni compiute con successo sopratutto nel settore del monitoraggio delle risorse, pianificazione delle infrastrutture, meteorologia, gestione delle catastrofi naturali e salute, educazione e formazione. L’ISRO controlla, tra l’altro, una flotta di satelliti che eseguono il telerilevamento passivo (imaging) e quello attivo remoto (radar ad apertura sintetica), una rete GPS locale che copre tutta l’India, e una rete terrestre di radio e televisioni che riceve e ridistribuisce sul territorio i dati elaborati.

bandiera indianaIl governo e i privati finanziano le infrastrutture

Il governo, inoltre, ha favorito generosamente la costruzione delle infrastrutture necessarie al lancio e al monitoraggio di un veicolo spaziale in volo, nonché ovviamente la costruzione dei missili vettori. Uno dei più importanti successi ottenuti dall’ISRO in campo missilistico è rappresentato dal PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle), sistema grazie al quale sono stati lanciati, fino ad oggi, 35 satelliti indiani e 45 di altri paesi. Così oggi l’ISRO è in grado di competere a pieno titolo e con una tecnologia proprietaria, in quasi tutti i segmenti tecnologici in cui si articola una missione spaziale, offrendo al cliente soluzioni “chiavi in mano” a prezzi molto competitivi.

Il miglior partner dell’ISRO è stato, da sempre, il governo. Sotto la sua costante pressione e controllo, coinvolgendo anche centinaia di piccole e medie aziende locali con contratti PPP, cioè di partenariato tra pubblico e privato, gli uomini dell’ISRO contano di portare a compimento entro due o tre anni una buona parte del mazzo di 170 progetti richiesti dal Primo Ministro Narendra Modi il giorno dopo la sua elezione nel giugno 2014 con lo slogan “il solo limite è il cielo”, per promuovere l’adozione della tecnologia spaziale nella vita quotidiana, e aumentare la qualità della vita dei cittadini. L’immagine qui sotto ne rappresenta una lista parziale.

India committments

I tempi cambiano….

Ma pur restando il benessere del cittadino la prima cura dell’ISRO, nuove sfide si aprono incessantemente. Nella sua nuova veste di potenza spaziale di primo livello, l’India deve assumersi ora la sua parte dei costi della ricerca pura e dello sviluppo di nuove aree dello Spazio: mi riferisco all’esplorazione del Sistema Solare che sta procedendo verso i pianeti esterni, i nuovi progetti di missione verso gli asteroidi più vicini alla Terra a scopo di estrazione mineraria e difesa contro eventuali pericoli di impatto planetario, nonché il rinnovato interesse registrato per la Luna, lo spazio cislunare e quello orbitale terrestre. Infine, di fronte ai solidissimi i bilanci della ISRO e alla completa fiducia (a volte perfino l’entusiasmo) dimostrato dai contribuenti, ai militari è sembrato ormai giunto il momento di portare all’incasso la cambiale ricevuta tanti anni prima. L’ISRO è sensibile a queste tematiche, ovviamente, e quindi prepara i suoi piani. Ci potete scommettere: avremo tra breve nello Spazio una presenza stabile e numerosa di personale con il simbolo del Chakra, la ruota della vita. Ma questo sarà tema per successivi articoli.

di ROBERTO FLAIBANI

FONTI:

di Narayan Prasad e Prateep Basu

Renewing India’s space vision: a necessity or luxury?

pubblicato su The Space Review  – lunedì 4 maggio 2015

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di Mayank Aggarwa and Nikita Mehta

Govt partners Isro on 170 projects to use space technology

pubblicato su Live Mint – mercoledì 9 settembre 2015

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21 settembre 2015 Posted by | Astronautica, Difesa Planetaria, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , , , , , | Lascia un commento

In orbita spinti dal laser: storia di un esperimento

La realizzazione di un sistema per lanciare un’astronave a vela solare su una rotta interstellare tramite l’uso del laser incontra parecchio scetticismo, e la grande mole di lavoro tecnico richiesto per la sua costruzione non è l’ultima delle obiezioni che vi si oppone. Ma teorici come Robert Forward, che ha dato vita all’idea della vela solare a propulsione laser, non avevano mai pensato che un tale sistema sarebbe stato creato da zero. Potremmo chiedere allora, nel campo della propulsione al laser, quali idee sono in corso di sperimentazione al momento attuale, e quali potrebbero trovare uno sviluppo nell’ambito di progetti più avanzati?

 Dentro a Lightcraft

 Il progetto Lightcraft è uno di quelli che raccoglie più attenzione. Molto lavoro è stato fatto in proposito presso l’Air Force Research Laboratory (AFRL), basandosi su precedenti lavori svoltisi presso l’AFRL Propulsion Directorate, Edwards Air Force Base. Questi primi progetti hanno come obiettivo non certo le stelle, bensì una meta molto più accessibile: l’orbita bassa circumterrestre. Un laser basato a terra trasmette energia alla nave spaziale che la raccoglie e la usa per alimentare il proprio sistema di propulsione. La bellezza di questa soluzione è che l’aria all’interno del veicolo diventa il fluido di lavoro, permettendo al progettista di lasciare la fonte d’energia a terra.

Parecchie versioni di Lightcraft erano state prese in considerazione, come Eric Davis (IASA) e Franklin Mead (Propulsion Directorate, AFRL. Ritiratosi in pensione, ha continuato la ricerca in proprio con la Mead Science and Technology) chiariscono in un recente documento. In quello appena menzionato, ciò che accade a bordo di Lightcraft è veramente interessante. La parte inferiore del veicolo è uno specchio accuratamente lucidato. La nave stessa è simile ad una grossa ghianda. Il veicolo viene alimentato dall’installazione a terra con impulsi dell’ordine del kilojoule, al ritmo di 25 impulsi per secondo. Il sistema trasforma ora l’aria all’interno del veicolo in qualcosa di più utile, come spiega il documento:

 L’impulso del raggio laser interagisce con lo specchio, concentrandosi in una area di forma anulare all’interno della circonferenza del veicolo. L’intensità dell’impulso laser da 18 microsecondi è sufficientemente alta da provocare l’innesco dell’arco nell’area anulare, e far accendere per un attimo l’aria al suo interno in una nuvola di plasma molto luminoso (10-30.000 gradi), producendo un’onda d’urto da plasma surriscaldato (con l’istantaneo balzo di pressione di decine di atmosfere), che infine genera una spinta nella direzione del raggio laser. Il bordo della circonferenza dell’apparecchio, simile a un ugello a tronco di cono, dirige l’espansione del plasma, creando un aumento della spinta verso il basso. Impulsi laser multipli e il ricambio atmosferico dell’aria ionizzata danno origine al volo.

 Volare sopra un raggio di luce

 Un Lightcraft vola quindi su un raggio di luce laser, trasformandone l’energia in spinta. In progetti precedenti il problema era stato preso in considerazione da punti di vista diversi, incluso uno in cui si usava uno scambiatore di calore a bordo del razzo, in modo che l’energia del raggio avrebbe acceso un fluido caricato all’interno, per esempio idrogeno o ammoniaca, che, scaricato attraverso un ugello, avrebbe prodotto spinta, proprio come un razzo chimico. Un’altra possibilità sarebbe quella di imbarcare del propellente solido.

Ma i più recenti prototipi di Lightcraft funzionano in doppia modalità: trasformando l’aria in plasma come descritto precedentemente, e poi, raggiunti i 30 km di altitudine, assumendo la modalità di razzo laser-termico. Ciò significa avere a bordo una piccola quantità di carburante, ma niente a che vedere con i razzi attuali, né per quantità, né per costi. Stiamo parlando di un sistema di lancio su orbita bassa, a singolo stadio e a rotazione stabilizzata. Nella modalità ad aria, il motore pulsa a ritmo variabile per raggiungere quella che gli autori chiamano una spinta quasi-stabile, che dipende dal numero di Mach e dall’altitudine raggiunta dal veicolo nella sua traiettoria.

 Date un’occhiata al diagramma che mostra come il sistema dovrebbe funzionare. Lightcraft entra in modalità razzo laser-termico non appena supera l’atmosfera, e usa il solo carburante indispensabile. Il risultato ottenuto è questo: il sistema Lightcraft immaginato da Davis e Mead è in grado di far librare un veicolo a mezz’aria e fornire la potenza necessaria alla discesa e all’atterraggio.

 Facciamo i conti

 Quali sono i costi? L’installazione del laser basato a terra, come dice lo studio dell’AFRL, rappresenta la maggior voce di spesa per questo sistema di trasporto, dato che comprende circa l’ottanta percento del costo totale del ciclo di vita di un sistema Lightcraft. Dagli studi emergono costi di lancio così bassi da non arrivare ai 75 dollari per volo e, usando un laser da 10 MW al N2/CO2/H2, con costi stimati per il carico utile assai sorprendenti:

. un costo totale finale pari a 2.793 dollari per lanciare in orbita bassa un carico utile di 5,25 chili, cioè $532/kg, una cifra inferiore di ben 41 volte a quella attualmente richiesta dall’industria dei lanciatori per i suoi missili convenzionali a propulsione chimica.

 Il lavoro teorico e sperimentale già svolto dall’AFRL Propulsion Directorate ha dimostrato la praticabilità del concetto di Lightcraft. In un successivo articolo esamineremo altri vantaggi di Lightcraft, discuteremo del retroterra scientifico dell’idea con Leik Myrabo, un ingegnere aerospaziale che si è dedicato per trent’anni a questi problemi, e faremo il punto su dove siamo arrivati oggi.

Titolo originale:Lightcraft: A Laser Push to Orbit” scritto da Paul Gilster e pubblicato in Centauri Dreams il 14 settembre 2009. Traduzione italiana di Roberto Flaibani, editing di Beatrice Parisi. Questo articolo segna la nostra partecipazione al Carnevale della Fisica #18, e prosegue una fase di collaborazione con Centauri Dreams, che ci auguriamo lunga e fruttuosa.

Fonte: Davis and Mead, “Review of Laser Lightcraft Propulsion System,” CP997, Beamed Energy Propulsion, Fifth International Symposium (AIP, 2008), pp. 283-294.

29 aprile 2011 Posted by | Astronautica, Carnevale della Fisica, Scienze dello Spazio | , , | Lascia un commento

   

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