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I razzi tascabili danno un pugno
Il razzo si accende. Un getto di fiamma incandescente si sprigiona al di sotto. I suoi operatori aumentano la potenza e la fiamma cresce, finché il razzo non esplode in una palla di fuoco.
Esattamente come previsto. Un esperimento pericoloso da eseguire in laboratorio? Non quando il razzo è un sistema microelettromeccanico delle dimensioni di una monetina, un cosiddetto MEMS, fatto di silicio. I laboratori di tutto il paese stanno esaminando i razzi MEMS e altri dispositivi di micropropulsione per alimentare una nuova generazione di piccoli satelliti economici e altri dispositivi.
Verso l'orbita
Il progetto più ambizioso si trova nel Dipartimento di aeronautica e astronautica del Massachusetts Institute of Technology. Con il supporto della NASA, gli ingegneri del MIT stanno costruendo un microrazzo che funziona più o meno come il motore dello space shuttle. La NASA spera di utilizzare il microrazzo per il controllo dell'assetto sui futuri veicoli spaziali, afferma Alan Epstein, capo del Microengine Project del MIT.
I cadetti spaziali del MIT, dice Epstein, vogliono anche schierare array di microrazzi per lanciare minuscoli satelliti delle dimensioni di una lattina di Coca Cola. Le reti di nanosat potrebbero supportare l'osservazione della terra o la manutenzione dei satelliti.
La linea di fondo per un motore è la quantità di spinta che genera rispetto al proprio peso. Il motore principale dello space shuttle produce un rapporto spinta-peso di 70. Il microrazzo del MIT ha raggiunto 85 e i suoi costruttori stimano un rapporto potenziale più di 10 volte quello, più che sufficiente per lanciare un satellite nello spazio.
Stiamo osservando una spinta molto elevata, la fine ad alte prestazioni dei motori a microrazzo, afferma Epstein. Questo è ciò che distingue il progetto del MIT dagli sforzi di microrazzi presso l'Università della California a Berkeley, Caltech e altrove, ha spiegato.
Epstein afferma che il progetto del MIT è sulla buona strada per produrre un microrazzo funzionante e integrato entro la fine del 2003. Il prossimo traguardo arriverà questo settembre, quando Epstein mira a costruire una turbopompa MEMS funzionante, un componente chiave che inietterà carburante nella camera di combustione del razzo ad altissima pressione.
In questo momento abbiamo una stanza piena di attrezzature che forniscono il carburante, dice Epstein. La turbopompa miniaturizza tutto ciò con una microturbina a ventola che pompa il carburante nella camera di combustione.
La turbopompa in costruzione è significativamente più grande del microrazzo stesso. Per integrare i due obiettivi ancora lontani, gli ingegneri possono prendere una pagina da razzi come l'RD-170 di progettazione russa, che alimenta quattro camere di combustione da una singola turbopompa.
Berkeley esplode
Per quanto impressionante, il microrazzo del MIT è ancora su un banco di laboratorio. Non è il caso di Berkeley, dove gli ingegneri del Sensor and Actuator Center hanno già lanciato un razzo MEMS più modesto.
Il microrazzo Berkeley, una versione avanzata di a fiammifero stick rocket , è la metà delle dimensioni del dispositivo MIT, con un rapporto medio tra spinta e peso di cinque.
Questa è ancora una grande spinta per il consulente di progetto Kris Pister. È alla guida dello sforzo di progettare dispositivi MEMS intelligenti su scala millimetrica in grado di rilevare, calcolare, comunicare e mobilità. Tutto il mio lavoro è incentrato sulla realizzazione dei veicoli assolutamente più piccoli che possono essere controllati dall'uomo, spiega.
Le reti di polvere intelligente, afferma Pister, potrebbero studiare un sistema meteorologico, un campo di battaglia, la volta della foresta pluviale o qualsiasi area difficile da raggiungere.
Vogliamo solo dare a un sensore la possibilità di saltare, muoversi e atterrare, dice Pister. Il trucco, dice, è distribuire la polvere. I progetti più promettenti sono i wafer piatti di silicio, una forma che consente loro di sfruttare l'energia solare ma rende un pessimo proiettile, a causa del trascinamento. Spiega che un microrazzo a bordo spingerà la polvere intelligente molto più lontano di un lanciatore separato che utilizza la stessa quantità di carburante.
Il microrazzo Berkeley delle dimensioni di una monetina vola di taglio (come il Millennium Falcon, dice Pister) per una distanza verticale di tre metri. L'altezza massima teorica del razzo è più vicina a 50 metri, abbastanza alta, dice, per un dispositivo che potrebbe spostarsi per miglia nelle correnti d'aria prima di atterrare.