L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) sta collaborando con l'azienda inglese Reaction Engines per lo sviluppo dei nuovi motori a razzo che potrebbero rivoluzionare la tecnologia dei razzi e cambiare il modo in cui si arriva nello Spazio.
Stiamo parlando del motore SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine), che è progettato per usare l'aria atmosferica nelle fasi iniziali di volo, prima di passare alla modalità razzo convenzionale per la spinta finale verso lo Spazio. Se tutto andrà secondo i piani questo nuovo razzo potrebbe essere pronto per i primi voli di prova fra quattro anni circa.
Per capire la rivoluzione di SABRE bisogna sapere che i razzi convenzionali si servono di ossigeno liquido, che si combina con un combustibile nella camera di combustione del razzo. Possono essere necessarie più di 250 tonnellate di ossigeno liquido, e una volta superate le prime fasi, quello che avanza viene scartato, con alti sprechi e costi non indifferenti.
SABRE prospetta una soluzione promettente, anche se non è facile da ottenere: comprimere l'ossigeno atmosferico a circa 140 atmosfere e introdurlo quindi nelle camere di combustione del motore. La difficoltà sta nel fatto che comprimere l'ossigeno a quel livello ne innalza la temperatura, rischiando di compromettere seriamente i motori.
È quindi necessario raffreddare l'aria con uno scambiatore di calore, e solo successivamente indirizzarla in una turbina basata su tecnologia standard. Se tutto dovesse funzionare, mentre SABRE si trova ancora nell'atmosfera terrestre dovrebbe sfruttare l'aria per bruciare il combustibile a idrogeno, anziché l'ossigeno liquido. Una volta raggiunta una quota di circa 25 km, dove l'aria è più sottile, SABRE passerebbe poi alla modalità di funzionamento come razzo standard.
Senza dubbio si stratta di una sfida ingegneristica, la cui parte più complessa è lo sviluppo degli scambiatori di calore. Si tratta di componenti piuttosto comuni nel settore industriale, salvo il fatto che in questo caso specifico dovranno raffreddare l'aria in entrata da 1000 gradi Celsius a -150 Celsius in meno di 1/100° di secondo, e devono farlo evitando la formazione di brina o ghiaccio.
Inoltre devono essere estremamente leggeri, per la precisione circa 100 volte più leggeri rispetto a quelli in standard, per poter essere utilizzati nel settore aerospaziale.
Secondo Reaction Engines questi scambiatori di calore avranno sui sistemi di propulsione aerospaziali lo stesso impatto che hanno avuto i chip di silicio sul computing. Questa tecnologia made-in-Europa infatti potrebbe portare alla realizzazione di motori a basso costo, affidabili e riutilizzabili, e di aerei come per esempio lo Skylon di cui vi abbiamo parlato tempo fa.
Ecco il motivo per il quale l'ESA ha sottoscritto un nuovo accordo da 10 milioni di euro per finanziare le prossime fasi dello sviluppo di SABRE, che porteranno i primi prototipi ad effettuare voli di prova nel giro di quattro anni circa. Una cifra che si va ad aggiungere ai 50 milioni di sterline erogati dall'Agenzia spaziale del Regno Unito.