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sabato 20 giugno 2020

I motori spaziali al plasma e la sfida della fusione nucleare

tratto da "Il Giornale" del 03/05/2020

Le applicazioni del plasma, dai motiri spaziali all'energia alla produzione di energia a minore impatto ambientale

di Tommaso De Lorenzo, Marisa Saggio

La scorsa settimana ci siamo lasciati sulla definizione di "plasma", che è quella di "gas ionizzato", ovvero un gas in cui elettroni e ioni (i nuclei degli atomi) sono liberi di muoversi gli uni rispetto agli altri. Questa sua particolare caratteristica ne consente l’utilizzo in svariate applicazioni pratiche.

Sette giorni fa ve ne abbiamo presentate solo alcune un po’ vintage (leggi qui). Oggi invece parliamo di presente e soprattutto di futuro.

Il fatto che elettroni e ioni siano liberi di muoversi uno rispetto all’altro fa si che il plasma, rispetto a un semplice gas, sia sensibile e reagisca alla presenza di campi elettromagnetici. Un esempio su tutti è che il plasma diventa un conduttore. È proprio l’emergere di queste nuove peculiarità che dal punto di vista teorico definisce il passaggio di stato da gas a plasma, così come un cambio di altre caratteristiche definisce il passaggio da solido a liquido o da liquido a gassoso. Ed allo stesso tempo è grazie a queste nuove caratteristiche che ha dato luogo alla maggior parte delle applicazioni. Ne presentiamo qui una dal nome fantascientifico ma che è già realtà da diversi anni: i motori spaziali al plasma. In parole povere, mettete un po’ di gas in un contenitore, ionizzatelo e poi sottoponetelo ad un campo elettrico in una direzione. Gli elettroni carichi negativamente e gli ioni carichi positivamente si muoveranno nella direzione del campo elettrico in verso opposto. Aprite allora il lato del contenitore verso il quale si dirigono gli ioni, e vedrete che questi usciranno a velocità elevate (a seconda del campo elettrico applicato). La conservazione del momento, anche detta “rinculo”, spingerà il contenitore. Se quel contenitore lo attaccate ad un satellite o un piccolo rover esploratore, ecco che avete l’idea di base di un sistema di propulsione spaziale. La realizzazione ingegneristica è ovviamente molto più complessa, con strategie di accelerazione degli ioni molto diverse che portano a diversi tipi di motori spaziali al plasma. Alcuni, per esempio, non applicano un campo elettrico esterno, ma sfruttano i campi elettromagnetici creati dal movimento delle cariche stesse nel plasma, riuscendo ad accelerare sia ioni che elettroni nella stessa direzione, aumentando così la spinta a parità di carburante. Interessante, no? Se però vi state chiedendo se potremo mai viaggiare su un’auto alimentata al plasma, o se la Ferrari potrà sfruttare questa tecnologia per vincere il mondiale di Formula 1, sappiate che il sistema non può essere usato qui sulla terra. La spinta prodotta è dell'ordine di grandezza di quella che esercitate giornalmente per inserire il cavo USB nel vostro cellulare, troppo piccola per vincere attrito e pressione atmosferica e spostare mezzi di trasporto. Purtroppo non troveremo alcun benzinaio intento a chiederci: “Benzina, diesel o plasma?”