Space Technologies: con il progetto ARIA, l’Istituto di Intelligenza Meccanica studia i razzi elettrici per abbassare l’altitudine delle operazioni di volo dei veicoli spaziali nelle orbite terrestri sotto i 300 km
Il volo aereo e il volo spaziale hanno offerto all'umanità prospettive diverse e aperto nuove vie di comunicazione. Rimane un vuoto, tra i 50 km e i 300 km di altitudine, dove l'atmosfera rarefatta rende difficile operare sia con veicoli spaziali che con aerei. Per affrontare questa sfida ad ‘alta quota’, nasce il progetto ARIA (ARIA-Air-breathing Rocket for Innovative Applications), coordinato dall’Istituto di Intelligenza Meccanica della Scuola Superiore Sant’Anna, in collaborazione con l’Università di Pisa, e finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) con un investimento di oltre 1,5 milioni di euro nell’ambito del Bando del Fondo Italiano per le Scienze Applicate (FISA) 2022.
Il progetto, della durata di 5 anni, ha come responsabile scientifico Tommaso Andreussi, professore ordinario di Fluidodinamica della Scuola Superiore Sant’Anna.
L’obiettivo è quello di realizzare per la prima volta un esoreattore elettrico in grado di far volare i satelliti al di sotto dei 300 km di altitudine, nelle orbite terrestri molto basse (very-low Earth orbit - VLEO). Operare in queste orbite può offrire vantaggi radicali in termini di accessibilità, prestazioni degli strumenti, protezione dalle radiazioni e riduzione dei detriti spaziali.
Gli esoreattori elettrici (air-breathing electric rocket - AER) combinano una presa d'aria per raccogliere l'atmosfera e un propulsore elettrico per ionizzare e accelerare le particelle raccolte. Anche se negli ultimi anni sono state proposte diverse realizzazioni di questa tecnologia, le prove della sua fattibilità rimangono ancora limitate.
Come dimostrato dalla nuova economia spaziale, puntare su piattaforme piccole può consentire di portare in orbita costellazioni di satelliti in modo rapido ed economico. Per questo, ARIA si concentrerà sullo sviluppo di un propulsore AER a scala miniaturizzata, in grado di essere integrato su piattaforme di tipo CubeSat, satelliti miniaturizzati composti da uno o più blocchi cubici di 10 cm di lato. Questo permetterà di ridurre i costi e i tempi di sviluppo e faciliterà l’accesso alle orbite terrestri molto basse.
L'obiettivo di ARIA è dimostrare la fattibilità del concetto di AER e aprire la strada all'applicazione della tecnologia in volo. A tal fine, le attività del progetto si concentreranno su tre aspetti: definire gli scenari di missione e l’architettura di sistema per piattaforme CubeSat basate sulla tecnologia AER; realizzare una galleria del vento per fornire un ambiente controllato per la verifica a terra dei prototipi; progettare un esoreattore elettrico integrato all'interno della piattaforma selezionata.
