Addio razzi chimici: gli USA svelano la propulsione elettro-nucleare per dominare lo spazio (e battere i rivali)

La nuova corsa allo spazzio non è fatta di lanci spettacolar e dal ritorno di un paio di tizi sulla Luna, ma verrà vinta da chi riuscirà a proporre un sistema di propulsione efficiente per giungere allo spazio cislunare, qualcosa che duri nello spazio e nel tempo e che sia relativamente leggero.

In questa realizzazione ad altissima tecnologia, gli Stati Uniti giocano una carta decisiva: la propulsione nucleare. Un recente annuncio consolida questa strategia: la U.S. Space Force ha affidato all’Università del Michigan la guida di un’iniziativa nazionale per lo sviluppo di sistemi propulsivi di nuova generazione, in partnership con l’azienda specializzata SpaceNukes.

Questa collaborazione si inserisce nel quadro del SPAR Institute (Space Power and Propulsion for Agility, Responsiveness, and Resilience) e mira a cambiare radicalmente le regole del gioco della mobilità spaziale, con profonde implicazioni economiche e militari.

La Tecnologia Rivoluzionaria: Propulsione Elettrica Nucleare (NEP)

Al centro del programma c’è lo sviluppo della propulsione elettrica nucleare (NEP). A differenza dei razzi chimici tradizionali, che offrono una spinta elevata ma per brevi periodi e con un enorme consumo di propellente, la tecnologia NEP è un campione di efficienza.

Il sistema funziona attraverso una catena tecnologica avanzata:

• Un reattore a fissione nucleare compatto genera calore.
• Questo calore viene convertito in energia elettrica.
• L’elettricità alimenta propulsori elettrici (come i propulsori a effetto Hall o ionici), che accelerano gas inerti (come lo xeno o il kripton) a velocità elevatissime, generando una spinta lieve ma costante.

Il risultato è un’efficienza operativa dalle 5 alle 25 volte superiore a quella dei sistemi chimici. Questo vantaggio si traduce in una capacità quasi illimitata di manovra in orbita.

Il Pentagono ha coniato un’espressione per descrivere questo obiettivo strategico: “Maneuver Without Regret” (Manovrare Senza Rimpianti). Significa poter riposizionare un satellite per schivare un detrito o una minaccia, ispezionare un oggetto sospetto o cambiare orbita per esigenze tattiche, il tutto senza la preoccupazione di esaurire il prezioso carburante.

Ricordiamo che gli USA avevano già realizzato, alla fine degli anni 60 del secolo scorso, un sistema di propulsione nucleare con il progetto NERVA, che però utilizzava direttamente per scaldare e accelerare i gas l’energia prodotta dal reattore nuclare.

Implicazioni Strategiche ed Economiche

Le ricadute di questa tecnologia sono immense. Dal punto di vista militare, satelliti dotati di NEP diventano asset imprevedibili, dalla durata indefinita e non soggetti al problema del rifornimento in orbita. In un ambiente orbitale sempre più “contestato”, con la crescente presenza di asset russi e cinesi, la capacità di muoversi liberamente è un vantaggio strategico incolmabile. I reattori, essendo molto compatti, sono anche più difficili da rilevare rispetto a grandi pannelli solari, aumentando la sicurezza operativa.

Dal punto di vista economico, la propulsione nucleare è lo strumento necessario per l’esplorazione e lo sfruttamento minerario e la colonizzazione dello spazio profondo. Missioni commerciali che oggi sono pura fantascienza, come il mining di asteroidi, la logistica tra la Terra e la Luna o la manutenzione di infrastrutture su Marte, diventerebbero tecnicamente ed economicamente fattibili. Un veicolo NEP potrebbe trasportare carichi pesanti su lunghe distanze con una frazione del propellente oggi necessario, abbattendo i costi e aprendo nuovi mercati, cosa che poi era l’obiettivo del progetto NERVA, un rimorchiatore che avrebbe dovuto fare la spola fra la Terra e Marte.

Come era immaginata la missione NERVA con motore nucleare. Un concetto simile potrebbe essere utilizzato per il nuovo rimarchiatore con motore elettro nucleare

I Protagonisti: Esperienza Comprovata e Visione Futura

La scelta dei partner non è casuale. L‘Università del Michigan vanta una lunga tradizione di eccellenza nell’ingegneria aerospaziale e nucleare, e il suo ruolo garantirà la formazione di una nuova generazione di scienziati e ingegneri specializzati in questo settore critico. Inoltre l’unità vanta un’unità specifica sotto vuoto per i tst dei motori in condizioni simili allo spazio

Unità di teste dei mototri spaziali nel vuoto dell’Università del Michigan

SpaceNukes (Space Nuclear Power Corporation) è un attore unico nel panorama industriale americano. È l’unica azienda statunitense ad aver progettato, costruito e testato con successo un nuovo concetto di reattore spaziale negli ultimi 50 anni. Il suo reattore KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling Technology), sviluppato in collaborazione con la NASA, è stato testato a terra nel 2018, generando 1 kilowatt di potenza, sufficiente per missioni robotiche sulla Luna o su Marte.

Ora, forte di quell’esperienza, SpaceNukes sta già collaborando con la Space Force per un sistema Kilopower da 12 kilowatt, un passo intermedio fondamentale verso una futura dimostrazione in volo. L’obiettivo finale è sviluppare reattori di seconda generazione ancora più leggeri, potenti e capaci di operare a temperature più elevate.

Il Contesto più Ampio: La Doppia Via USA al Nucleare Spaziale

L’iniziativa SPAR non è un caso isolato. Gli Stati Uniti stanno perseguendo una duplice strategia per la propulsione nucleare. Mentre il progetto guidato dall’Università del Michigan si concentra sulla NEP (bassa spinta, alta efficienza), un altro importante programma, DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations), gestito dalla DARPA in collaborazione con la NASA, si focalizza sulla propulsione termica nucleare (NTP).

La tecnologia NTP usa il calore del reattore per surriscaldare direttamente un propellente liquido (come l’idrogeno) e espellerlo ad alta velocità, generando una spinta molto più elevata. È la tecnologia ideale per ridurre drasticamente i tempi di viaggio, ad esempio per una futura missione umana su Marte e non è altro che una ripresa del programma NERVA; aggiornata con le tecnologie attuali. Una modernizzazione di un progetto che, se non interrottoo da Nixon, ci vedrebbe già su Marte.

In questo modo gli USA stanno mobilitando tutte le risorse, pubbliche e private, per il mantenimento della supremazia nella tecnologia spaziale, ma la sfida si sta rivelando molto più difficile che in passato.