L’esplorazione lunare sta per compiere un grande passo avanti grazie a un’innovativa soluzione energetica che promette di risolvere uno dei principali ostacoli per le missioni sulla superficie del nostro satellite naturale: l’approvvigionamento energetico. Il consorzio Pulsar, guidato dalla compagnia Tractebel e finanziato da Euratom (Comunità europea dell’energia atomica), ha infatti presentato recentemente il concept di un sistema di alimentazione nucleare miniaturizzato, progettato per garantire energia affidabile e continua alle future missioni sulla Luna.
La sfida energetica per le missioni lunari
Le missioni spaziali sulla Luna devono affrontare numerose difficoltà legate all’energia, che è un fattore determinante per il successo delle operazioni. Sebbene l’energia solare possa essere utilizzata in alcune zone della Luna, l’affidabilità di questa risorsa è messa a dura prova dalle lunghe notti lunari, che durano circa 14 giorni terrestri. Durante questo periodo, le temperature scendono drasticamente, rendendo i tradizionali pannelli solari inefficaci.
A ciò si aggiungono le regioni immerse in un’oscurità perenne, come quelle vicine ai poli. Come precisa il sito di informazione Interesting Engineering, queste aree sono ricche di risorse essenziali per l’esplorazione lunare (ad esempio il ghiaccio). Tuttavia, l’energia solare sarà inutilizzabile in luoghi così bui per l’esplorazione.
La soluzione più ovvia, quindi, sembra essere quella di esplorare fonti di energia alternative, come l’energia nucleare, che offre una produzione continua e costante di energia, indipendente dalle condizioni atmosferiche o dall’esposizione alla luce solare.
Proprio in questo contesto si inserisce Pulsar, un consorzio internazionale che comprende organizzazioni come il Centro comune di ricerca (JRC) della Commissione Europea, ArianeGroup, Airbus Defence and Space e tanti altri. Obiettivo di questo consorzio è “stabilire le capacità europee per [sviluppare] la tecnologia radioisotopica (RPS), essenziale per alimentare i veicoli spaziali in ambienti in cui l’energia solare è insufficiente“.
Di recente Tractebel, a guida di questo consorzio, ha riferito che nell’ambito di quest’iniziativa sono stati prodotti alcuni risultati, “tra cui il progetto di un sistema di alimentazione a tecnologia RPS su misura per le applicazioni lunari“.
Da Pulsar un mini sistema di alimentazione a energia nucleare
Come racconta la società nella sua nota, il sopramenzionato sistema di alimentazione sfrutta il decadimento naturale del plutonio-238 (Pu-238) per generare energia elettrica attraverso due motori Stirling, che convertono il calore generato dal decadimento in energia elettrica, “con un’efficienza di conversione termoelettrica prevista del 20%“. Inoltre, il design modulare del sistema garantisce che, in caso di guasto di uno dei motori, il sistema rimanga operativo, un aspetto cruciale per la sicurezza delle missioni che operano in ambienti estremi come la Luna.
Stando a quanto dichiarato da Tractebel, il sistema è progettato per produrre tra i 100 e i 500 watt di potenza elettrica, una quantità che risponde in modo ottimale alle necessità energetiche di rover lunari e trasportatori di carico che operano sulla superficie lunare.
Per raggiungere questi risultati, gli esperti nucleari hanno condotto una serie di studi ingegneristici, tra cui “controlli di integrità strutturale, valutazioni della dose di radiazioni, analisi termiche e sviluppo di assemblaggi meccanici“. Il team ha inoltre sviluppato un modello meccanico e termico 3D per simulare le condizioni lunari, fornendo una base per future iterazioni di progettazione e livelli di prontezza tecnica (TRL) più elevati.
