ABBIAMO OSPITI/SCIENZA – Prometheus, la tecnologia europea e il metano

Articolo di Gian Carlo Ruggieri – Autore Ospite de La Lampadina

Prometheus, il futuro motore dei lanciatori spaziali europei, è un motore a basso costo che rappresenta una rottura tecnologica notevole: funzionerà a Metano. Prima prova nel 2020 e operatività nell’orizzonte del 2030. La famiglia dei lanciatori Ariane è giunta al numero 6, versione che probabilmente vedrà il suo primo lancio nel 2020 e sarà utilizzata per il lancio di satelliti commerciali e governativi, grazie alle previste versioni Ariane 62 e Ariane 64.
Dal 1996, il razzo europeo Ariane decolla con un motore Vulcain. Vulcain è un motore criogenico, propulsore dello Stadio Principale Criotecnico (EPC, Étage Principal Cryotechnique) del lanciatore spaziale Ariane 5. Il motore criogenico usa, come propellenti, l’Ossigeno liquido (LOX, Liquid Oxygen) e l’Idrogeno liquido (LH2, Liquid Hydrogen): essi congelano, rispettivamente, a -183°C e -253°C. Il LOX e l’LH2 sono immagazzinati nei loro rispettivi serbatoi. Da qui essi sono inviati in turbo pompe da apposite pompe di spinta, giranti a circa  40.000 giri allo scopo di assicurare un forte impulso di spinta all’interno della camera di combustione/spinta. Questo, fra l’altro, comporta un complesso sistema di supporto in superficie, come lo stoccaggio del propellente e del sistema del rifornimento, dei banchi prova del motore e dei suoi vari stadi, del trasporto e della gestione dei fluidi criogenici, nonché dei sistemi di sicurezza.
Il nome (Prometheus) non ha nulla a che vedere con Prometeo, figura della mitologia greca, titano amico del progresso e del genere umano, che ruba il fuoco agli dei per darlo agli uomini e subisce la punizione di Zeus. Invece, il nome è l’acronimo di Precursor Reusable Oxygen METHane cost Effective propUlsion System, ed è, come su accennato, stato dato ai motori che, verso l’orizzonte del 2030, prenderanno il posto del motore Vulcain. Riutilizzabili fino a 5 volte, e dotati di una potenza variabile fino ad un massimo di 100 tonnellate, essi funzioneranno con l’accoppiamento ossigeno/metano, al posto della coppia ossigeno/idrogeno. Il metano presenta molteplici vantaggi: è meno costoso, più facile da maneggiare e passa allo stato liquido ad una temperatura prossima a quella dell’ossigeno. Sei volte più denso dell’idrogeno, esso sarà stoccato negli stadi dei razzi, più compatti, più facili potenzialmente da recuperare nell’ottica di una riutilizzazione. Possibile, inoltre, produrre il Metano dalle biomasse.
A livello economico, Prometheus consentirà di dividere per dieci i costi di produzione in rapporto al motore Vulcain, grazie a delle scelte diverse d’architettura, all’utilizzazione intensiva della stampa in 3D ed alla produzione in serie con una cadenza di 50 motori all’anno. Prometheus è divenuto un programma dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) nel dicembre 2016, durante la Conferenza ministeriale di Lucerna. L’ESA ha affidato all’ArianeGroup lo sviluppo di Prometheus. Attualmente, nessuna lanciatore usa una miscela di ossigeno e di metano.
Last but not least, un vantaggio non da poco: nella prospettiva della prossima generazione dei lanciatori destinati all’esplorazione del pianeta Marte, il Metano potrà essere sintetizzato sul pianeta rosso ed assicurare il viaggio di ritorno.