L’India stampa i motori a 3D per i vettori spaziali. Perché è importante

L’Organizzazione Indiana per la Ricerca Spaziale (ISRO) ha annunciato il successo del test a caldo del suo motore a razzo liquido stampato in 3D.

Secondo l’ISRO, il test a caldo del motore fabbricato con la tecnologia Additive Manufacturing (AM) è stato effettuato il 9 maggio. Il test è durato 665 secondi (11 minuti e 5 secondi).

Il motore a razzo a liquido utilizzato per il test era il motore PS4 dello stadio superiore del PSLV.

Si tratta di una realizzazione importante perché un motore stampato 3D, non saldato può esseere più facilmente realizzato nello spazio e quindi apre la strada a un motore che può essere, ad esempio costruito in una base lunare o marziana, senza portarselo dalla Terra.  Un importante passo avanti nella prospettiva dell’esplorazione spaziale.

PLSV in allestimento

Un motore che, nella sua forma tradizionale, è stato già utilizzato in un vettore orbitale

Il motore PS4 realizzato con il sistema convenzionale di lavorazione e saldatura è stato utilizzato per il quarto stadio di PSLV, che ha una spinta di 7,33 kN in condizioni di vuoto. Lo stesso motore è utilizzato anche nel Sistema di Controllo della Reazione (RCS) del primo stadio (PS1) di PSLV.

Il motore utilizza le combinazioni di bipropellenti terrestri di tetrossido di azoto come ossidante e idrazina monometilica come combustibile in modalità di alimentazione a pressione. È stato sviluppato dal Liquid Propulsion Systems Centre (LPSC), ISRO.

LPSC ha riprogettato il motore PS4 per renderlo adatto alla progettazione per la produzione additiva, che gli ha conferito alcuni vantaggi.

La tecnica di fusione laser a letto di polvere impiegata ha ridotto il numero di parti da 14 a un unico pezzo ed eliminato 19 giunti di saldatura. Questo ha portato a una riduzione significativa dell’utilizzo di materie prime per ogni motore.

Il processo ha utilizzato 13,7 kg di polvere metallica, rispetto ai 565 kg di pezzi forgiati e lamiere per il processo di produzione convenzionale, secondo ISRO.

Inoltre, ha ridotto in modo significativo il tempo di produzione per la realizzazione di un motore, nella misura di circa il 60 percento.

La produzione del motore è avvenuta in WIPRO 3D e il motore è stato testato a caldo presso l’ISRO Propulsion Complex, a Mahendragiri.

Test a caldo del motore

Come parte del processo di sviluppo, la testa dell’iniettore del motore è stata realizzata e testata a caldo con successo in precedenza.

Per ottenere la fiducia necessaria per il test a caldo, sono stati eseguiti una modellazione termica e di flusso dettagliata, una simulazione strutturale e una caratterizzazione del flusso a freddo del proto hardware.

In precedenza sono stati condotti con successo quattro test a caldo di sviluppo del motore integrato, per una durata complessiva di 74 secondi. Questi test combinati hanno convalidato i parametri delle prestazioni del motore.

Successivamente, il motore è stato testato con successo per l’intera durata di qualificazione di 665 secondi. Al termine dei test, è stato osservato che ha superato tutti i parametri di prestazione ed è pronto per essere schierato.

ISRO prevede di introdurre il motore AM PS4 nel programma PSLV regolare.

Il Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV) è un veicolo di lancio di terza generazione dell’India. È il primo veicolo di lancio indiano ad essere dotato di stadi liquidi.

Dopo il suo primo lancio di successo nell’ottobre 1994, il PSLV è diventato un affidabile veicolo di lancio per l’India. Il veicolo ha lanciato numerosi satelliti di clienti indiani e stranieri.

Inoltre, il veicolo ha lanciato con successo due navicelle spaziali Chandrayaan-1, nel 2008, e Mars Orbiter Spacecraft, nel 2013, che hanno poi viaggiato rispettivamente sulla Luna e su Marte.

Il PSLV si è guadagnato il titolo di ‘cavallo di battaglia dell’ISRO’ consegnando costantemente vari satelliti nelle orbite terrestri basse. Può trasportare fino a 1.750 kg di carico utile verso orbite polari sincrone con il Sole, a un’altitudine di 372,8 miglia (600 km).