L'Agenzia sta già lavorando a un prototipo e ha recentemente annunciato di aver fatto ulteriori progressi, raggiungendo 25.810 Newton di spinta per 251 secondi e battendo il record precedente di 17.800 Newton di spinta per quasi 60 secondi.
Alla fine, l’obiettivo è quello di costruire un RDRE di classe 44 kiloNewton completamente riutilizzabile per migliorare i tradizionali motori a razzo a propellente liquido.
Perché l'RDRE
In un motore a razzo convenzionale, il propellente viene bruciato in una camera di accensione e poi incanalato fuori dalla parte posteriore attraverso gli ugelli per generare la spinta.
L'RDRE, invece, utilizza una forma di combustione con guadagno di pressione, in cui una o più detonazioni viaggiano continuamente attorno a un canale circolare (anello).
È costituito da una camera di spinta di forma anulare, creata da due cilindri di diverso diametro impilati uno dentro l'altro.
Il carburante e l'ossidante vengono iniettati in questo canale attraverso piccoli fori o fessure. Quindi, una prima detonazione accende la miscela. Dopo l'accensione, le detonazioni diventano autosufficienti: il rapido rilascio di calore forma un'onda d'urto supersonica, un forte impulso di gas con pressione e temperatura significativamente più elevate che si muove più velocemente della velocità del suono. Così, si generano una serie di impulsi di combustione che continuano a consumare il propellente disponibile. Ciò produce alta pressione e temperatura che spinge i gas di scarico fuori dalla parte posteriore il motore ad alte velocità, generando la spinta.
Simulazioni computazionali e risultati sperimentali hanno dimostrato che questo tipo di motore è teoricamente più efficiente della combustione deflagrativa convenzionale fino al 25%.
"L'RDRE consente un enorme balzo in avanti nell'efficienza della progettazione", ha sottolineato l'ingegnere Thomas Teasley, che sta guidando il progetto RDRE presso il Marshall Space Flight Center.
L'idea del motore a detonazione rotante risale agli anni '50 del secolo scorso e lo studio è stato ampiamente finanziato dai militari.
Questo particolare motore è nato da un modello matematico sviluppato dai ricercatori dell’Università di Washington. La tecnologia è in sviluppo da anni e in fase di test in laboratorio dal 2020 ma solo ora gli scienziati stanno dimostrando che è sufficientemente stabile e gestibile da poter essere utilizzata nei razzi per i viaggi nello spazio. Per chi sogna i motori esotici dei film di fantascienza, questo progetto non sembra così innovativo ma l'obiettivo, in questo caso, è ridurre i costi associati alle missioni spaziali. La NASA, infatti, ha anche utilizzato tecniche di stampa 3D per produrre parti del motore stesso, sufficientemente resistenti al calore e alla pressione estremi generati durante il funzionamento.
Qualche difficoltà
L'RDRE è difficile da controllare e le detonazioni possono essere molto più caotiche rispetto ai razzi alimentati a combustione interna,
Il combustibile utilizzato, il rapporto ossidante, la dimensione dei fori, la dimensione della camera anulare, la dimensione e la forma del reattore, quando e dove viene iniettato il combustibile: tutti questi elementi devono essere considerati e cambiano in relazione l'uno all'altro. Ad esempio, tipi diversi di carburante potrebbero richiedere fori di iniezione di dimensioni o forma diverse.
Gli ingegneri responsabili dei test affermano che ora hanno una migliore comprensione di come il motore potrebbe essere dimensionato e adattato per supportare diversi livelli di spinta, diversi tipi di sistema motore e diverse classi di missione.
La NASA spera che le prime persone possano mettere piede sul suolo marziano intorno al 2030. Ci sono ancora molti ostacoli da superare per raggiungere il Pianeta Rosso e sopravvivere in loco ma avere un mezzo di propulsione efficiente sarebbe già un buon inizio.
"Ciò dimostra che siamo più vicini alla realizzazione di sistemi di propulsione leggeri che ci consentiranno di inviare più massa e carico utile più lontano nello spazio profondo, una componente fondamentale per la visione Luna-Marte della NASA", ha detto Teasley.