USA: il DARPA vuole sviluppare il motore del sottomarino romanzesco “Ottobre Rosso”

La United States Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) vuole sviluppare un sistema di propulsione sottomarino “silenzioso”, privo di parti mobili e che sfrutta la spinta elettromagnetica sull’acqua per generare il moto, esattamente come avveniva nel famoso film dell 1990 “Caccia ad Ottobre Rosso”,  “The Hunt for Red October”. Il concetto di base si chiama “Spinta magnetoidrodinamica” (MHD) e, pur essendo apparentemente semplice, potrebbe rivoluazionare la lotta sottomarina

La caccia al moto silenzioso

Proposto per la prima volta negli anni ’50, l’MHD è stato per molti decenni oggetto di interesse da parte degli ingegneri navali. Questo stesso concetto è l’ispirazione per il sottomarino immaginario in “Hunt for Red October”. In un motore MHD, spiega New Atlas, un fluido viene caricato e accelerato da un campo elettromagnetico per generare spinta. Il dispositivo non ha parti mobili, pistoni, eliche o  turbine , il che lo rende molto silenzioso. Pertanto, i sottomarini trarrebbero grande vantaggio da una guida invisibile, consentendo loro di rimanere nascosti ai cacciatori e migliorando la sorveglianza e la raccolta di informazioni rimuovendo le interferenze audio dai dati del sonar.

Il motivo per cui questa tecnologia non è stata utilizzata nei sottomarini per oltre 60 anni, ad eccezione di un paio di imbarcazioni di superficie sperimentali, è duplice:

• In primo luogo, le bobine elettromagnetiche devono essere estremamente potenti e realizzarne di sufficientemente leggere ed efficienti per l’installazione sottomarina è una sfida.
• In secondo luogo, gli elettrodi devono sopportare un’elevata usura dovuta a corrosione, idrolisi ed erosione causate dall’interazione tra i campi magnetici, la corrente elettrica e l’acqua salata.

Negli ultimi anni, ci sono stati progressi significativi nello sviluppo dei magneti. Tuttavia, c’è ancora spazio per miglioramenti nella ricerca dei materiali giusti per la creazione di elettrodi. Per affrontare questo problema, DARPA ha lanciato un programma di 42 mesi chiamato “Principles of Undersea Magnetoidrodynamic Pumps” (PUMP) che utilizzerà più approcci per sviluppare una pratica unità MHD militare.

“La migliore efficienza dimostrata fino ad oggi in un motore magnetoidrodinamico è stata nel 1992 sulla Yamato-1, una nave di 30 m (100 piedi) che ha raggiunto 6,6 nodi con un’efficienza di circa il 30% utilizzando un’intensità del campo magnetico di circa 4 Tesla, ” Susan Swithenbank, responsabile del programma PUMP presso l’Ufficio per le scienze della difesa della DARPA, ha dichiarato a New Atlas.

“Negli ultimi due anni, l’industria della fusione nucleare commerciale ha fatto progressi nei magneti di ossido di rame di bario di terre rare (REBCO) che hanno dimostrato campi magnetici su larga scala fino a 20 Tesla che potrebbero potenzialmente produrre un’efficienza del 90% in un azionamento magnetoidrodinamico , che vale la pena perseguire. Ora che il soffitto di vetro nella generazione di campi magnetici elevati è stato infranto, PUMP mira a raggiungere una svolta per risolvere la sfida dei materiali degli elettrodi”, ha aggiunto.

Una ricerca inter-disciplinare

Nel caso degli elettrodi, le bolle di gas si formano sulle superfici, riducendo l’efficienza e collassando per danneggiare gli elettrodi. I modelli computerizzati possono regolare l’idrodinamica, l’elettrochimica e il magnetismo per ridurre i danni e aumentare l’efficienza.

“Speriamo di sfruttare le informazioni sui nuovi rivestimenti di materiali delle industrie delle celle a combustibile e delle batterie poiché affrontano lo stesso problema di generazione di bolle”, ha affermato Swithenbank. “Stiamo cercando competenze in tutti i campi per formare team che ci aiutino finalmente a realizzare un azionamento magnetoidrodinamico su scala militarmente rilevante”.

Comunque è necessario un approccio altamente interdisciplinare, che cleghi fisica, idrodinamica e scienza dei materiali. Un mix che solo recentemente potrebbe portare dei rulsultati.

Qualche curiosità

Il sommergibile immaginario “Ottobre Rosso” del film del 1990 con Sean Connery e Alec Baldwin non esisteva, essendo, nelle scene che lo interessavano, solo una chiatta rivestita con una scenografia. Invece il co-protagonista “Dallas”, della Classe Los Angeles, era un vero sommergibile nucleare d’attacco, così come lo erano i classe “Alfa” sovietici. La famosa scena di emersione d’emergenza del Dallas riprende in realtà l’operazione d’emergenza di un sottomarino nucleare britannico. Il vero “Dallas” è stato recentemente decommissionato.