Vela elettrica e pannelli solari, Terra-Urano in soli sei anni

Un progetto finlandese potrebbe aprire le frontiere dell'esplorazione spaziale: una navicella alimentata solo da una vela elettrica e dai pannelli solari sarebbe in grado di arrivare su Urano in sei anni.

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a cura di Elena Re Garbagnati

Grazie a un progetto finlandese potremo spedire una sonda spaziale su Urano in sei anni, ossia lo stesso tempo che è stato necessario a Galileo per arrivare su Giove. Ricordiamo che Urano è il settimo pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole, mentre Giove è il quinto pianeta.

Il problema delle missioni spaziali a lunga percorrenza è il sistema di propulsione (con i costi che ne seguono), necessario per generare la velocità necessaria per giungere a destinazione contrastando la forza di gravità del Sole. Basti pensare che il viaggio di Galileo verso Giove ha richiesto 6 anni e 1,6 miliardi di dollari, mentre la sonda Cassini-Huygens ha impiegato 7 anni per raggiungere Saturno e costi analoghi.

Dalla Terra a Urano in sei anni

Tutto potrebbe cambiare grazie all'idea di un gruppo di scienziati finlandesi che è attualmente in fase di test in orbita attorno alla Terra. In pratica si tratta di un propulsore che non richiede propellente e che potrebbe spingere una sonda fino a Giove in meno di due anni. I costi di una missione del genere non sono ancora chiari, ma l'idea è molto interessante. Il progetto del sistema propulsivo ha qualche anno, il suo ideatore adesso l'ha evoluto aggiungendo una navicella spaziale completa.

Nella pianificazione teorica, la missione su Urano si baserebbe su un sistema a vela elettrica o E-sail, ideato dall'ingegnere finlandese Pekka Janhunen nel 2006. Non si tratta di una vela solare convenzionale, che genera una spinta sfruttando la pressione dei fotoni che la colpiscono, ma di un sistema progettato per sfruttare le particelle cariche, come i protoni e le particelle alfa, presenti nel vento solare

L'idea di base è quella di generare un campo elettrico attorno al veicolo spaziale che incanala queste particelle ionizzate e genera una forza che spinge il velivolo verso la sua destinazione. La vela è costituita da un insieme di fili conduttori disposti a raggera attorno alla navicella, e da un cannone elettronico ad alimentazione solare, in grado di mantenere l'intero sistema elettricamente carico.

La vela elettrica

Con 540 watt, la vela dovrebbe generare circa 0,5 Newton, accelerando la navicella di circa 1 mm/s².  Il campo elettrico che viene così generato dovrebbe spingere la navicella a una velocità di circa 20 km/s. Il progetto E-Sail è stato valutato dall'ESA come il migliore della sua categoria, e per questo ha beneficiato di un finanziamento UE di 1,7 milioni di euro.

Janhunen adesso propone la costruzione di un'intera navicella spaziale basata su questo sistema propulsivo, costituta da tre moduli. Il primo è ovviamente l'E-Sail con pannelli solari e bobine per tenere i cavi in tensione. Il secondo è il corpo principale della navicella, con tutto il necessario e le correzioni di rotta lungo il percorso e i sistemi di comunicazione con la Terra.

Come funziona

Il terzo modulo è quello che dovrebbe essere sganciato in prossimità di Urano, con tutti gli strumenti scientifici per le rilevazioni e l'attrezzatura necessaria per trasmetterle al centro di controllo sulla Terra. Secondo Janhunen questa stessa navicella potrebbe essere impiegata per viaggi verso tutti i giganti gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) con le ottimizzazioni del caso. L'unica controindicazione nell'impiego dell'E-Sail è l'attraversamento delle aree conosciute come magnetosfere, dov'è assente il vento solare.

L'idea senza dubbio è ambiziosa perché questo sistema propulsivo non è mai stato impiegato in missioni di questa portata. Sicuramente saranno necessari test approfonditi, ma se si realizzasse aprirebbe nuove frontiere dell'esplorazione spaziale, soprattutto per l'accorciamento sostanziale dei tempi di percorrenza. Che ne dite?