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Vecchio 09-03-16, 21:00   #1
Matt 76
Utente Junior
 
Data di registrazione: Mar 2016
Messaggi: 2
Predefinito Sistemi di propulsione spaziale: Project Orion

Nel 1942 Enrico Fermi con la sua "pila nucleare" mostra al mondo le potenzialità dell'energia nucleare.
Negli anni successivi, complice la Seconda Guerra Mondiale in corso e successivamente l'inizio della Guerra Fredda, si sviluppano nelle maggiori potenze dell'epoca programmi per l'utilizzo dell'energia nucleare a scopi militari: gli USA raggiungono l'arma atomica nel 1945, l'URSS nel 1949, la Gran Bretagna nel 1952, la Francia nel 1960, la Cina nel 1964, Israele insieme con il Sudafrica nel 1974, l'India nel 1978, il Pakistan nel 1998 e la Corea del Nord nel 2006.

Negli anni '50 si sviluppano nei paesi più progrediti programmi per l'utilizzo dell'energia nucleare a scopi civili. Tre sono i campi di applicazione più ricercati:
a) le centrali per la produzione di energia elettrica (l'unico campo dove si è avuto pieno successo);
b) la propulsione navale, dove ha avuto pieno successo in campo militare (Portaerei e Sottomarini a propulsione nucleare), mentra è stata abbandonata nel giro di un decennio nel campo delle navi civili perchè i costi superavano di gran lunga i benefici (ad eccezioni delle navi rompighiaccio, dove tale propulsione è ancor oggi usata);
c) la propulsione spaziale, dove non si è andati oltre la prototipazione.

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Nel 1958 la NASA avvia il "Project Orion", il primo progetto per lo sviluppo dell'utilizzo dell'energia nucleare per la propulsione spaziale.
Tale progetto è davvero singolare perchè prevede l'utilizzo della propulsione spaziale tramite l'esplosione di ordigni nucleari.

La navicella spaziale (di dimensioni generose) presenta uno spesso disco di acciaio alla sua base, il quale è collegato allo scafo tramite ammortizzatori.
La navicella spaziale decolla da terra tramite razzi chimici, ma arrivati ad una certa altezza (non elevata) i razzi si sganciano ed inizia la propulsione nucleare.
Da una piccola cavità al centro del disco di acciaio è gia stato espulso un piccolo ordigno nucleare di bassa potenza che inizia a cadere per la forza di gravità.
Quando tale ordigno si trova a distanza di sicurezza dalla navicella spaziale, esso esplode e l'enorme onda d'urto impatta sul disco di acciaio dando una poderosa spinta verso l'alto.
Ripetendo tale azione diverse volte la navicella spaziale esce dall'atmosfera terrestre ed entra in orbita.

Una volta in orbita viene ripetuta la stessa procedura con la sola differenza che l'ordigno atomico è avvolto in una sacca di gas.
Infatti, poichè in orbità non c'è aria, sarà questo gas a produrre l'onda d'urto che impattando sul disco di acciaio fornirà la poderosa spinta propulsiva.
E' questa la propulsione nucleare ad impulso; infatti la spinta viene data tramite ripetutti impulsi a seguito di ciascuna esplosione.
In base ai calcoli con ripetute esplosioni si possono raggiungere velocità elevatissime con le quali addirittura poter effettuare l'esplorazione umana del sistema solare.
Si giunge perfino a testare un grosso modello di navicella spaziale in scala ridotta che viene spinta in alto da esplosioni convenzionali (ovviamente in atmosfera).

Tuttavia nel 1965 un accordo internazionale vieta le esplosioni nucleari in atmosfera e tale programma viene interrotto.
Perchè interrompere il programma? Tale tipologia di propulsione una volta vietata nell'atmosfera potrebbe benissimo essere utilizzata solo nello spazio...
Viene a galla così la vera ragione che ha dato vita al "Project Orion", che si può ben sintetizzare con la volontà, da parte della NASA, di fare "le nozze con i fichi secchi".

Come sappiamo tutti uno degli scogli principali per l'esplorazione spaziale è il tratto tra il suolo e l'orbita terrestre.
Negli anni '50 la tecnologia antiquata unita ai limitati finanziamenti di cui godeva la NASA rendeva tale scoglio di difficile superamento.
Per contro la produzione di ordigni atomici era elevatissima poichè si era nel periodo più buio della Guerra Fredda.
Di conseguenza questo singolare metodo di utilizzare l'energia nucleare per la propulsione spaziale appariva molto allettante.

Tuttavia già nei primi anni '60 con la dichiarata volontà del Presidente USA Kennedy di portare l'uomo sulla Luna entro il decennio, erano enormemente aumentati gli stanziamenti per la NASA, rendendo meno allettante la propulsione nucleare ad impulso tramite esplosioni atomiche.
Nel 1965 con la proibizione delle esplosioni atomiche in atmofera veniva meno la principale ragion d'essere del "Project Orion", che fu definitivamente abbandonato.

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Con questo "Topic" mi propongo di aprire una discussione seria e di buon spessore tecnico sul "Project Orion" sia nella versione originaria e sia, soprattutto, nella versione che sarebbe oggi riproponibile, cioè senza esplosioni in atmosfera.

In quest'ultimo caso la propulsione nucleare ad impulso, tramite esplosioni atomiche esclusivamente nello spazio interplanetario, sarebbe nel nostro periodo storico (cioè al netto di eccezionali invenzioni del lontano futuro, cioè oltre l'orizzonte della nostra aspettativa di vita) l'unica strada realistica per l'esplorazione umana del sistema solare.
Bisogna ricordare, infatti, che mentre per mandare l'uomo su Marte sono stati eleborati progetti teorici che si basano sulla tecnologia odierna, per l'esplorazione umana del sistema solare esterno (cioè per le lune di Giove e Saturno, dove è molto più grande la possibilità di trovare forme di vita extraterrestre) non è nemmeno immaginabile fare degli studi teorici.
La propulsione nucleare ad impulso tramite esplosioni atomiche è potenzialmente in grado di imprimere grandi velocità anche a navi spaziali di grande massa, cioè dotate non solo di ampia zona abitabile ma anche di infermeria, palestra, grandi dispense, stanze abbastanza accoglienti e confortevoli per le lunghe missioni, ma anche e soprattutto di scudi di piombo sulle pareti per proteggere gli astronautici dalle fortissime radiazioni cosmiche.

Buona discussione.
Matt 76 non in linea   Rispondi citando
Vecchio 28-07-16, 13:07   #2
moonland
Utente Junior
 
Data di registrazione: Jul 2016
Messaggi: 10
Predefinito Re: Sistemi di propulsione spaziale: Project Orion

A quanto pare il progetto Orione,
con le sue microesplosioni nucleari a fusione calda, sia l'unico a dover essere
preso seriamente.
Infatti nello spazio bisogna viaggiare ad altissime velocità
e quindi va presa in seria considerazione l'energia cinetica.
Ad esempio,
per portare una massa di 1 kg da zero a 100e3 km/h c'è
bisogno di 107 kwh, energia che ci vuole anche per
la frenata. Quindi siamo a circa 214 kwh per kg.

Oggi la Nasa ha in progetto di portare l'uomo su Marte usando i motori
a reazione convenzionali alla velocità di 14e3 km/h, con seri
problemi energetici. Problemi che nascono già per portare una massa
di 1 kg a 14e3 kwh, ossia per 'soli' 2 kwh per kg...

Con la fusione calda si risolvono i problemi energetici alle alte velocità.
Un progetto credibile...
Pensiamo ad esempio ad un astronave che abbia la forma geometrica
di un volano(la palla del badminton). Si potrebbe attivare la reazione
all'esterno dell'abitacolo sotto il mantello nel vuoto.......

Ultima modifica di moonland : 28-07-16 13:37.
moonland non in linea   Rispondi citando
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