Starliner: è iniziato l’assemblaggio della Spacecraft 1


#21

Ho letto da più parti che ci hanno stanno studiando su. Il problema è la quantità di energia elettrica che servirebbe a creare un campo magnetico efficace. Infatti attualmente i pannelli solari non bastano a produrla, o per la precisione ci sarebbe bisogno di una superficie molto ampia, oltre a quella che comunemente si impiega a bordo delle navicelle spaziali. Resterebbe l’opzione “Generatore Atomico”, ma prova a immaginare quanto il sentimento comune dell’uomo medio vada contro a quest’idea.


#22

Grazie.
Già dopo aver scritto mi era venuto un “flash” sulla potenza elettrica necessaria per generare un eventuale campo magnetico.


#23

Ne abbiamo parlato piu’ volte, ci sono diversi progetti che fanno uso di bobine superconduttrici. Pesi, energia necessaria, criostati ecc per ora rendono difficile l’attuazione. Avevo presentato una relazione all’Astronauticon, due anni fa.


#24

Con i superconduttori l’energia necessaria non sarebbe troppo alta. IMHO questa potrebbe essere la tecnologia abilitante ai viaggi a lunga durata, perchè potrebbero avere massa e volumi relativamente ridotti (rispetto alle altre soluzioni tipo circondare i moduli di uno strato d’acqua)
Però ad oggi i superconduttori richiedono ancora temperature troppo basse e sono relativamente poco affidabili. Se le bobine vanno in quench a metà del viaggio, gli astronauti sono fritti (nel senso letterale del termine)


#25

Adesso che si parla di super conduttori ricordo di aver letto, o visto, qualcosa su un superconduttore che a bassissime temperature diventava un magnete ma credo fosse riferito al VASMIR.


#26

E’ il principio delle attuali risonanze magnetiche. Una bobina viene immersa in una camicia di elio liquido che la mantiene a circa T -270 °C. Il risultato è che la bobina entra in regime di superconduzione, viene alimentata una volta soltanto e immediatamente chiusa su se stessa. Essendo in regime di superconduzione non si hanno dispersioni di corrente (rallentamento del flusso elettronico all’interno del cavo) e quindi si ha la generazione di un campo magnetico costante e continuo che raggiunge anche potenze elevate (da 30.000 a 60.000 volte il campo magnetico terrestre). Il prezzo da pagare è però che l’elio stesso deve essere mantenuto sotto pressione affinché resti liquido. Questo ovviamente sulla terra. Nello spazio profondo dove le temperature e le pressioni sono decisamente più basse (e dove soprattutto il campo magnetico che servirebbe a contenere le particelle cariche sarebbe nettamente più basso) la pompa sarebbe probabilmente inutile. Resta il fatto che se per un qualsiasi problema subentra (come già espresso da Sergio) un “quench” gli astronauti si troverebbero totalmente senza alcuna protezione. Per chi no lo sapesse il quench è quella situazione nella quale inizia a mancare l’elio perché evapora, quindi la temperatura della bobina inizia a salire e di conseguenza la bobina inizia ad uscire dal regime di superconduzione scaldandosi ancora di più e facendo evaporare ulteriormente altro elio, con una reazione a catena che arriva ad un punto tale da diventare irreversibile, fino al punto di far evaporare violentemente e completamente tutto l’elio.


#27

Il superconduttore non diventa un magnete di per sè, ha bisogno di una corrente al suo interno.

I materiali superconduttori sono materiali che a bassissime temperature hanno resistenza elettrica nulla. Non voglio dire molto molto bassa, voglio proprio dire nulla.
Significa che se vi applichi una tensione all’inizio e generi una corrente all’interno, quando poi togli la tensione applicata la corrente continua a circolare all’interno all’infinito. Ovvero non c’è bisogno di applicare costantemente energia per supplire all’energia dispersa per via della resistenza.

Se prendi un materiale superconduttore, ne fai delle ciambelle e poi gli applichi una tensione tale da generare una certa corrente al suo interno, ecco che hai creato un magnete “permanente”. Ma per funzionare, devi continuare a spendere energia per mantenerlo freddo, cosa che ad oggi normalmente si fa con un bagno di Elio liquido a sua volta immerso in un bagno di Azoto liquido i quali, evaporando, tolgono energia al sistema e lo mantengono freddo.


#28

Non solo. Se hai una corrente circolante di vari kA e di colpo il circuito passa da resistenza nulla a resistenza piuttosto alta, le radiazioni diventano il problema minore. :wink:
In pratica metti insieme altissime temperature generate per effetto Joule, una rapidissima variazione di campo magnetico e delle forze magnetiche coinvolte. Insomma, si rischia di spaccare tutto con forze in gioco piuttosto importanti. Immagina se questo succede a delle bobine che circondano la struttura del modulo pressurizzato…

Il quench non è causato solo da un aumento di temperatura (che in teoria può sempre essere controllato se uno ha abbastanza Elio a disposizione), ma può essere causato anche da altri fattori, tipo fenomeni transitori del campo magnetico


#29

Sicuramente il principio che rendeva questo superconduttore un magnete è quello che hai spiegato tu, non ricordo bene nei dettagli il test fatto o descritto.
Quindi mi sa che queste protezioni futuristiche tarderanno un po’ ad arrivare e sia lo Starliner che altre capsule continueranno ad usare sistemi “passivi” per proteggere l’equipaggio dalle radiazioni cosmiche, lavorando sia sullo spessore sia sul tipo di isolante da usare.


#30

Giusto per chiudere, i superconduttori vengono regolarmente usati in molti campi qui sulla Terra. Quindi è una tecnologia che abbiamo già oggi, solo è ancora un po’ immatura per essere usata in campo spaziale
Nei progetti iniziali, AMS-02 avrebbe dovuto avere un magnete superconduttore, ma poi per un motivo o per l’altro è stato sostituito con un magnete permanente.


#31

Qualche anno fa si era parlato parecchio di superconduttori ad alta temperatura (dove “alta” voleva dire -190°C). Sapete se ci sono stati progressi? Non dover usare elio liquido sarebbe un bel vantaggio.


#32

Il problema del quench è che tutta l’energia contenuta nel campo magnetico viene dissipata in tempi molto brevi, e dato che si parla di megajoule gli effetti sarebbero distruttivi. Le cause possono essere tante; ad esempio il danno che bloccò l’acceleratore LHC del CERN qualche anno fa era dovuto ad un giunto imperfetto.
Il progetto SR2S, a cui partecipa il nostro Battiston con diversi centri di ricerca italiani ed il CERN pare vada avanti. Date un’occhiata a http://www.sr2s.eu/project-news/66-sr2s-team-finalises-design-of-the-pumpkin-structure


#33

Dipende, io comunque stavo parlando dei magneti a terra (anche questo fa parte del mio lavoro, dato che appunto sono tecnico di radiologia anche in Risonanza Magnetica). A Terra di fenomeni transitori di campo magnetico non ce ne sono mai stati (sto parlando in letteratura medica, sia ben chiaro!), tutti i quench registrati sono sempre stati dovuti a mancanza di elio, a sua volta dovuta per varie e disparate ragioni (mancato rabbocco dell’elio, fermo prolungato della pompa di compressione dell’elio).

Una volta. Adesso la tecnologia “stato dell’arte” (la macchina su cui lavoro è stata installata nel 2014, il progetto è leggermente più vecchio - 2012 - ma che io sappia non ci sono variazioni per quanto riguarda il magnete) non usa più la camicia di azoto ma una pompa alternativa che mantiene la parte gassosa dell’elio in pressione, in modo tale che la tensione di vapore sia tale da far sì che tanto elio evapora tanto si liquefa. Ovviamente alla lunga ci sono comunque piccole perdite, ma i rabbocchi dell’elio sono programmati a distanza di anni (si parla di 4-5 anni).
Trasferendo questa tecnologia nello spazio avresti bisogno di una camicia di raffreddamento grande come tutto lo scafo dentro la quale è inserita la bobina che genera il campo magnetico. A parte (e quella pesa) ci sarebbe bisogno di una pompa che mantiene l’elio in pressione.

Per contro vorrei fare una mia considerazione personale, frutto dell’esperienza lavorativa e fatta non per polemica ma solo per spirito di discussione e per capire assieme a voi se questa tecnica può essere applicata nello spazio. Personalmente al contrario di quanto scritto da voi presumo che il quench per quanto rischioso non possa essere così dannoso per la struttura della navicella. Sono d’accordo che l’energia sviluppata durante un quench è notevole, ma ho visto personalmente risonanze magnetiche da 0,5 Tesla (e cioè circa 10.000 volte il campo magnetico medio terrestre) essere ricondizionate dopo un quench senza aver avuto grossi danni (anzi, proprio senza aver avuto danni). Nello spazio per deviare il flusso dei protoni ci sarebbe proprio bisogno di un campo magnetico così elevato? Il campo magnetico terrestre è variabile tra i 0.02 mT (milliTesla) all’Equatore e i 0.07 mT dei poli; che valore di campo magnetico sarebbe necessario nello spazio? Sarebbe così elevato da necessitare di una corrente elettrica così elevata da fare (in caso di quench) danni intollerabili alle strutture dello scafo? E per gli astronauti che vi sono immersi, il campo magnetico che problemi comporterebbe? Da un punto di vista protezionistico vi ricordo che attualmente la legge italiana vieta agli operatori (e cioè ad esempio al sottoscritto) di sostare nella zona dove il campo magnetico è superiore ai 200 mT per più del tempo necessario ad accudire al paziente (centratura dell’esame, posizionamento delle bobine necessarie all’esame). Non ci sono evidenze che un campo magnetico così elevato facciano dei danni, ma precauzionalmente non possiamo sostare a lungo entro la linea di isointensità di campo corrispondente a quel valore. Credo che questi siano valori validi in campo internazionale e, per quanto gli astronauti facciano una professione pionieristica, dubito che verrebbero sottoposti ad alte intensità di campo magnetico per lunghi periodo (quelli necessari a spostamenti interplanetari).


#34

Probabilmente il campo dovrebbe essere parecchio più intenso di quello naturale terrestre per deviare efficacemente i protoni nonostante l’estensione minore del campo.


#35

Chissà che gli UFO non siano fatti a disco proprio per ottimizzare l’utilizzo del toroide necessario :grin:


#36

Tornando allo Starliner (e alle sue “leghe tradizionali”), in questi giorni al Langley Research Center della NASA (in Virginia) si stanno svolgendo i test di atterraggio con gli airbag montati su un apposito mockup:

Non sembra un impatto molto “morbido”, ma queste prove simulano le condizioni peggiori. :face_with_head_bandage:

Altre info qui


#37

Ho visto un video, mi sembra su G+, dove si effettuava un test sul motore RL10 che sarà montato su CTS-100 o almeno così ho capito io, il mio inglese e quasi scarso.
Qualcuno ha maggiori dettagli?


#38

Probabilmente è questo video:

I motori RL 10 saranno sul Centaur, cioè il secondo stadio dell’Atlas V che, almeno inizialmente, porterà in orbita lo Starliner. Anche se sono tutt’altro che nuovi finora non sono mai stati usati per il trasporto umano.


#39

Si grazie il video è questo.
Guardando l’animazione nella parte finale del video pensavo che i motori, oltre al secondo stadio, fossero anche installati sulla capsula stessa per le varie manovre.


#40

Quella che si vede alla fine del video è una Orion (che assomiglia molto a Starliner). Il motivo per cui appare è che anche l’Upper stage di SSL userà gli RL 10.

Però è vero che Starliner ha i suoi 4 motori Rocketdyne. Ma sono degli RS-88 e mi pare servano per il sistema di fuga di emergenza.

Edit: Precisazione. Il Launch Abort Engine di Starliner è una versione modificata dell’RS-88, che usa propellenti ipergolici.