Razzo nucleare ad acqua salata: nuove scoperte in arrivo

Da un po’ si sente parlare di razzo nucleare ad acqua salata, NSWR, acronimo di Nuclear Salt Water Rocket che dovrebbe rivoluzionare l’intera industria spaziale. 

Secondo il suo ideatore, Robert Zubrin, in poco più di un secolo potremmo viaggiare per le galassie e raggiungere il sistema più vicino al nostro, Alfa Centauri.

Il nuclear salt-water rocket ad oggi è solo un progetto teoretico di un razzo termico nucleare ma, secondo il suo ideatore, è l’unico modo con una tecnologia già esistente, per poter organizzare un viaggio intergalattico. 

Con gli strumenti odierni in nostro possesso, per poter arrivare su altri pianeti è necessaria l’energia e neanche nei migliori combustibili chimici della NASA c’è abbastanza energia per generare la spinta necessaria, che servirebbero per i viaggi nello spazio. 

La stessa Nasa, con la volontà di voler trovare un nuovo e più potente propulsore spaziale, deve confrontarsi e tener conto anche delle leggi dell’economia e della politica, in cui si trova “impantanata”. 

Se da un lato le leggi della fisica impongono che, quando l’impulso specifico è basso, per poter fornire una spinta sufficiente tale da aumentare un carico utile ragionevole, l’entità di carburante consumata al secondo deve essere per forza parecchio ingente, dall’altro le leggi dell’economia dicono che, per produrre una grande spinta, un qualsiasi motore deve essere molto grande e affidabile quindi  molto costoso visto che deve consumare una quantità elevata di carburante a bassa energia. 

A queste due leggi si aggiungono quelle della politica, che impongono che un qualsiasi progetto molto costoso deve essere approvato da decisioni politiche, piuttosto che da quelle ingegneristiche e scientifiche. 

Per uscire da questo immobilismo, Robert Zubrin, nella sua intervista al Journal of the British Interplanetary Society, rivista mensile della British Interplanetary Society, ha spiegato quanto la creazione e l’utilizzo del NSWR fosse più fattibile, rispetto ad altre proposte di sistemi di propulsione spaziale ad alta energia, visto che si basava su una tecnologia che aveva bisogno solo di piccole modifiche ma comunque già utilizzata dai sistemi nucleari esistenti.

Robert Zubrin è un ingegnere aerospaziale americano che già in passato aveva avuto altre idee dello stesso genere. 

Zubrin è stato infatti l’ideatore del progetto Orion che si proponeva di azionare e muovere un veicolo spaziale, utilizzando una serie di bombe nucleari esplose dietro una spessa piastra d’acciaio. 

Progetto che non era andato a buon fine perché era stato ritenuto illegale in quanto violava il Trattato sulla messa al bando dei test del 1968 per cui le bombe nucleari non possono essere fatte esplodere nello spazio. Specializzato sul tema della propulsione spaziale, ha pubblicato diversi articoli e libri ed è famoso per essere stato uno degli autori e sostenitori dell’esplorazione umana su Marte e del progetto di utilizzare l’atmosfera marziana per produrre ossigeno, acqua e propellente per razzi sufficienti al soggiorno di superficie e al viaggio di ritorno.

Come funziona un razzo all’acqua salata?

Il razzo ad acqua salata deve servire, secondo l’idea di Zubrin, per un viaggio andata e ritorno su Titano, la luna più grande di Saturno. 

Secondo la sua teoria, il NSWR non sarebbe più alimentato da propellente chimico, come avviene oggi, ma sarebbe spinto grazie ad una reazione nucleare controllata, da un combustibile fatto di plutonio o uranio arricchito al 20% sotto forma di un sale solubile che verrebbe disciolto in acqua semplice a circa la stessa concentrazione del numero di atomi di sale nell’acqua di mare. 

In questo modo il razzo potrebbe raggiungere una potenza di 700 Gigawatt e una velocità di scarico di 60.000 m/s contro i soli 4.500 m/s dei comuni razzi odierni, riuscendo così in pochi mesi a raggiungere i pianeti esterni del Pianeta Solare come Saturno che, con i mezzi esistenti oggi, potrebbe essere invece toccato in qualche anno. 

Per ovviare al problema delle emissioni di scarico che sarebbero cento volte più calde rispetto a quelle dei razzi tradizionali che si aggirano sui 3.000°C, Zubrin avrebbe pensato a del materiale speciale su cui ancora oggi c’è la massima riservatezza. 

 Forse perché ancora non è stato trovato mentre per le pareti del serbatoio che devono assorbire i neutroni la soluzione era di realizzarlo con lunghi tubi di carburo di boro.  

Per raggiungere altre galassie, però, un razzo così concepito non sarebbe sufficiente e così Zubrin ha creato un nuovo progetto in cui immagina un veicolo spaziale da 330 tonnellate che trasporta 2700 tonnellate di carburante di acqua salata contenente il 90% di uranio arricchito che potrebbe arrivare a toccare una velocità di 9000 km/s, pari quindi ad una frazione di quella della luce, esattamente il 3,63%. 

Questo uranio, sempre secondo la sua teoria, potrebbe essere recuperato, a basso costo, dalle scorte di armi nucleari dismesse, contenenti plutonio ed uranio, lasciate dalla guerra fredda. 

Una controindicazione molto importante alla progettazione del razzo NSWR e forse fino ad oggi determinante per la non messa in opera di alcun prototipo, è che dovrebbe essere utilizzato solo nello spazio profondo perché con i suoi gas di scarico altamente radioattivi potrebbe contaminare tutti i pianeti abitati e quindi sarebbe necessario un’altra forma di propulsione per arrivarci. 

Un tema quello della radioattività molto caro a tutti i Governi del mondo e soprattutto delle associazioni ambientaliste e antinucleari che fino ad oggi si sono opposte all’uso di fonti di energia nucleare nelle missioni nello spazio profondo da parte della NASA. 

Zubrin è però convinto di poter superare queste opposizioni e offre una soluzione, sostenendo che la velocità di scarico del NSWR di 66 km/sec supera di gran lunga la velocità di fuga di qualsiasi pianeta e che, finché il vettore di scarico non interseca la Terra, la quantità di contaminante che raggiunge la Terra è insignificante, anche se il razzo fosse lanciato dall’orbita terrestre bassa. 
Secondo lui, lo scarico espulso si verrebbe a dissipare rapidamente e lascerebbe in breve tempo il Sistema Solare, in quanto gli atomi dei gas di scarico hanno una velocità sufficiente per sfuggire alla gravità del Sole.

NSWR a confronto con gli altri razzi

Proviamo a mettere a confronto il NSWR con gli altri razzi ad oggi esistenti.

I razzi, viaggiando a velocità elevatissime, vengono utilizzati da noi esseri umani, sempre molto curiosi di conoscere tutto quello che non fa parte del nostro pianeta, come un’arma oppure per esplorare lo spazio, portando satelliti, sonde e astronauti, in orbita nello Spazio profondo o intorno alla Terra. 

Come non ricordare Vostok-K 8K72K, prodotto in Russia, il primo razzo con equipaggio, che rese Yuri Gagarin la prima persona a raggiungere lo spazio, oppure Saturno V, che portò Neil Armstrong, Michael Collins e Buzz Aldrin sulla luna.

Erroneamente il termine razzo, detto anche endoreattore, è stato sempre utilizzato comunemente per indicare l’intero missile mentre identifica il tipo di motore usato per dare una spinta propulsiva al veicolo missile. 

Ci sono diverse tipologie di razzi che, a seconda del numero degli stadi che li costituiscono, si dividono in razzi monofase e multifase e, a seconda del tipo di carburante, si dividono in razzi a combustibile solido, dove l’ossidante e il propellente sono miscelati nella camera di combustione allo stato solido, a combustibile liquido o ibrido. 

La maggior parte dei razzi attuali sono chimici e utilizzano per il loro funzionamento la terza legge di Newton, il principio di azione e reazione: ogni forza corrisponde a un’altra forza di uguale grandezza nella direzione opposta e, nel loro caso, la combustione interna del motore genera l’energia cinetica necessaria per l’espansione e l’espulsione del gas. 

In questo modo l’energia prodotta da questo processo dà luogo alla reazione che non solo solleverà il razzo, ma gli permetterà anche di raggiungere velocità molto elevate. 

I razzi termici, così come sono concepiti, non sono però adatti ai viaggi spaziali molto lunghi anche perché il peso del propellente nei serbatoi aumenta la resistenza aerodinamica in volo, oltre a  ridurre il peso del carico da trasportare a bordo. 

Per ovviare a questa problematica gli scienziati hanno pensato quindi a dei razzi termici che sfruttano l’energia nucleare dove l’idrogeno liquido viene fatto riscaldare ad altissime temperature in un reattore a fissione, producendo un gas che viene espulso dall’ugello della camera di combustione, che così riesce ad avere un’efficienza, rispetto ai razzi termici, due volte maggiore. 

Ad oggi, però, questo genere di motori non è ancora stato sperimentato nello spazio ma la NASA, per sviluppare il progetto di un prototipo, ha investito 14 milioni di dollari e quindi non ci sarà da stupirsi se, nel giro di pochi anni, degli astronauti americani arriveranno su Marte in appena tre mesi rispetto ai 9 che oggi sarebbero necessari, per un viaggio sul pianeta rosso, con i razzi tradizionali.