NASA assegna contratti per sistemi avanzati di propulsione per lo spazio profondo
NASA ha asseganto contratti a tre aziende americane che si occupano di propulsione per aiutare agevolare lo sviluppo di propulsori elettrici per lo spazio profondo – incluso il VASIMR – necessari alle missioni con equipaggi umani con destinazioni oltre la bassa orbita terrestre (LEO).
Nuovi componenti propulsivi per l’esplorazione dello spazio profondo.
Come parte dell’approccio coordinato di NASA nello sviluppo di tecnologie e sistemi necessari al trasporto di astronauti su lunghe distanze, nelle cosidette missioni di spazio profondo, la divisone Advanced Exploration Systems (AES) dell’agenzia Human Exploration Operations Missions Directorate (HEOMD) è impegnata “nel rapido sviluppo e collaudo di sistemi prototipali e nella verifica delle idee operative per la riduzione del rischio e dei costi delle future missioni esplorative”.
Parte dell’iniziativa include lo sviluppo di sistemi di ausilio all’esplorazione umana e robotica di obbiettivi oltre l’orbita terrestre.
Questo tuttavia richiede nuovi sistemi propulsivi, inutili all’esplorazione della vicina orbita terrestre, in cui le brevi durate delle missioni e la relativa vicinanza degli obbiettivi rendono ideale la tradizionale propulsione chimica.
Per supportare lo sviluppo di questi nuovi sistemi, sono stati individuati tre obbiettivi:
- sviluppo di un sistema di propulsione solare elettrica da 100kW
- sviluppo di tecnologie per la propulsione termonucleare capace di trasportare con rapidità equipaggi all’orbita di Marte
- sviluppo di sistemi modulari ad alta potenza per missioni esplorative.
A questo fine, NASA ha commissionato a tre aziende l’esecuzione di test di accensione da 100 ore continuative dei loro sistemi propulsivi da 100 kW.
Inoltre sono in corso progressi nello sviluppo di “elementi combustibile”, concept di reattori e metodi di collaudo accessibili da effettuarsi a terra” per la propulsione termonucleare.
Ad oggi, oltre ad assegnare contratti, NASA e le sue agenzie partner hanno completato la realizzazione ed il collaudo di un nuovo elemento combustibile composito in grafite destinato a sistemi a flusso di idrogeno da 2.800° Kelvin, da impiegarsi in possibili futuri propulsori nucleari termici.
Contratti ed obbiettivi specifici
La presentazione della AES division della agenzia federale HEOMD riporta che, per raggiungere tutti gli obbiettivi legati alla propulsione avanzata, NASA ha stipulato contratti con Ad Astra Rocket, MSNW, e Aerojet Rocketdine per lo sviluppo di “sistemi propulsivi di potenza compresa tra i 50 e i 300kW, adeguati a concept di missioni per lo spazio profondo e con prestazioni superiori ai sistemi Solar Electric Propulsion (SEP) ad oggi individuati per la Asteroid Return Mission (ARM)”.
Tali contratti sono di durata triennale, di prezzo fissato e con pagamenti legati al raggiungimento dei sotto obbiettivi (milestone).
A tutti questi sistemi EP è richiesto un impulso specifico tra i 2k e i 5k secondi, ed una efficienza operativa, tutto compreso, non inferiore al 60% in un arco di vita non inferiore alle 50k ore, di cui almeno 10k di funzionamento operativo. Infine questi sistemi devono avere un rapporto peso potenza non superiore ai 5kg/kW.
Nell’anno finale dei contratti, alle tre aziende è richiesto che i loro EP siano sottoposti ad un test di 100 ore continuative ad un regime non inferiore ai 100kW in un contesto di funzionamento classificato da NASA come TRL 5 (NASA Technology Readiness Level 5).
Ad Astra
Il contratto di Ad Astra copre i tre anni compresi tra il 7 agosto 2015 ed il 6 agosto 2018, attraverso due rinnovi annuali, e prevede lo sviluppo ed il collaudo di un propulsore denominato VX-200SS, un VASIMR a 5 nuclei dotato di Power Processing Unit (PPU).
Questa versione del VASIMR sarà termicamente stabile e progettata per il volo spaziale umano. La sua tecnologia utilizza radio onde per ionizzare e riscaldare il propellente, e campi magnetici per creare ed accelerare il plasma al fine di generare la spinta per il veicolo spaziale.
La tecnologia per il riscaldamento del plasma utilizzata nel VASIMR fu sviluppata inizialmente nell’ambito di ricerche sulla fusione nucleare controllata.
Il contratto di Ad Astra coprirà le spese per i magneti superconduttori, il sistema di gestione del propellente, la PPU, e la tolleranza al vuoto spinto necessaria ai test di stabilità termica. Ai 9,06 M$ di NASA, si aggiungerà la quota parte di 11,78 M$ di Ad Astra che coprirà il resto dello sviluppo.
[b]MSNW[/b]
Il contratto per MSNW, in corso dal 17 September 2015, prevede che NASA copra con 1,5 M$ il 50% dei costi di sviluppo di un propulsore a Forza di Lorentz privo di elettrodi da 100 Joule. Un propulsore da 100 kW sarà sviluppato nel primo anno e testato nei due successivi. Al termine si parla di un test di 100 ore ore continuative per una potenza compresa tra i 100 e i 200 kW.
[b]Aerojet Rocketdyne[/b]
Il contratto (NdT: che sarebbe dovuto essere stipulato nel novembre 2015) prevede lo sviluppo dell’XR-100, propulsore ad effetto Hall da 100 kW (NdT: derivato dal propulsore da 5 kW ad oggi allo stato dell’arte), dell’XR-250 un propulsore ad effetto Hall da 250 kW che utilizza la tecnologia brevettata multi-channel Nested Hall Thruster (NHT), gli elementi critici di una PPU da 100 kW ed alcuni componenti del sistema di alimentazione dello Xenon. Dopo l’assemblaggio, il contratto si concluderà con il collaudo presso il Glenn Reasearch Center di Cleveland, Ohio.
Il contratto prevede la copertura di 6,273 M$ da parte di NASA, 986 k$ e 722 k$ rispettivamente in attività da parte del Glenn Research Center (GRC) e del Jet Propulsion Laboratory (JPL) con fonti governative, e 11,96 M$ da Aerojet Rocketdyne ed associate.
Fonti: http://www.nasaspaceflight.com/2015/11/nasa-awards-contracts-deep-space-advanced-propulsion-systems/
http://www.rocket.com/article/aerojet-rocketdyne-awarded-contract-mature-development-high-powered-nested-hall-thruster
