Vi siete mai chiesti come potreste gustarvi un buon caffè a colazione su un altro pianeta, o magari proprio sulla Luna? Una bevanda fumante sarebbe davvero utile nelle gelide mattine lunari.

Ma con poco sole, senza carbone o legna da ardere, e senza acqua fluente come fonte di energia idroelettrica, come si potrebbe preparare un caffè, tanto meno cucinare la colazione, riscaldare le abitazioni, e far funzionare i dispositivi e gli strumenti necessari per vivere e lavorare lassù? La NASA, con in mente la futura postazione lunare, si sta ponendo le stesse domande.

Esiste più di un modo per generare elettricità sulla Luna. La “fissione superficiale” (Fission Surface Power) è una delle possibilità che la NASA sta considerando. Se si sceglierà questa via, potrebbe essere un motore inventato all’inizio del 1800, dai fratelli scozzesi Robert e James Stirling, a rendere possibile l’impresa.

I fratelli Stirling erano così orgogliosi della loro creatura che gli diedero il loro nome, e a ragione. Negli anni il motore Stirling, quell’efficiente e affidabile “piccolo motore che può” - come lo definivano - si è guadagnato una reputazione di primo piano qui sulla Terra, e un giorno potrebbe provare il suo valore anche sulla Luna.

“Gli abitanti di una postazione lunare avranno bisogno di un metodo rapido e sicuro per generare luce, calore ed elettricità,” dice Mike Houts del Marshall Space Flight Center. “Il buon vecchio motore Stirling ha tutte le carte in regola. Non solo è affidabile ed efficiente, ma anche versatile e pulito.”

La NASA sta collaborando con il Dipartimento dell’Energia al fine di sviluppare una tecnologia “a fissione superficiale” per produrre calore e alimentare un motore Stirling, che a sua volta convertirebbe il calore in elettricità ad uso degli esploratori lunari.

Non è certo che la NASA adotterà questo approccio, tuttavia le qualità della soluzione sono davvero allettanti. Spiega Houts: “Un vantaggio considerevole di questo sistema è che il suo funzionamento non richiede l’energia solare. Un impianto elettrico a fissione superficiale potrebbe fornire energia in qualsiasi momento, ovunque, sulla Luna, o su Marte. Può essere utilizzato vicino o lontano dai poli, permetterebbe di sopravvivere alla fredda notte lunare e funzionerebbe benissimo in luoghi sempre in ombra, come i profondi crateri. Non lo fermerebbero nemmeno le vorticose tempeste marziane di polvere che oscurano la luce del sole”

Sopra: Rappresentazione di Un sistema di energia a fissione superficiale.
Clicca sull’immagine per i dettagli. Credits: Mike Houts/NASA.

Per una postazione lunare, sarebbero sufficienti solo 40 kW di potenza, o anche meno.

“E’ un livello elevato di energia per lo spazio, ma estremamente basso per gli standard terrestri,” dice Houts. “E’ circa ventimila volte inferiore di quello di un comune reattore usato sulla terra. Sulla Luna sarebbe sufficiente un piccolo reattore, la porzione alimentata sarebbe larga solo 25 cm e lunga 45″.

Sarebbe in grado di fornire una maggiore potenza con minor massa rispetto ad altri sistemi di produzione di energia. L’intero impianto – radiatore, motore Stirling e reattore messi uno sopra l’altro - occuperebbe solo una piccolissima parte del modulo lunare.

Prima di realizzare l’impianto definitivo, Houts e il suo gruppo stanno eseguendo test con energia non-nucleare, per dimostrare che l’idea è praticabile.

“Stiamo eseguendo prove nel vuoto termico per capire come gestire e controllare il sistema sulla Luna,” dice Houts. “Usiamo riscaldatori a resistenza per simulare il calore nucleare. La resistenza elettrica produce calore.”

Se i test dimostreranno la fattibilità del sistema, il gruppo potrebbe iniziare a crearne uno vero e proprio,” traendo importanti insegnamenti dall’esperienza con i reattori terrestri.

Sopra: Rappresentazione artistica di un sistema a fissione di superficie immerso in regolite lunare.

“Sarebbe realizzato in acciaio inossidabile e alimentato con ossido di uranio, un’accoppiata comune nei reattori terrestri di tutto il mondo e quindi ben conosciuta da scienziati e ingegneri.”

Il dispositivo non sarebbe in funzione al momento del lancio, ma verrebbe azionato una volta raggiunta la superficie lunare, circondato da schermi per prevenire eventuali danni prodotti dalle radiazioni emesse.

“Sarebbe una soluzione molto sicura,” ritiene Houts. “E la cosa più bella di questo sistema è che praticamente sarebbe autoregolante.”

Funzionerebbe in questo modo: Il reattore contiene al suo interno un groviglio di piccoli tubi pieni di uranio. All’esterno del reattore si trovano tamburi di controllo, un lato di ciascun tamburo riflette i neutroni, l’altro lato li assorbe, permettendo così di controllare il tasso al quale i neutroni in fuga dal nucleo del reattore vengono reinseriti all’interno. Per avviare il dispositivo, il lato assorbente di ciascun tamburo di controllo viene rivolto nella direzione opposta al nucleo del reattore, cosicché il materiale riflesso è diretto verso l’interno e spinge i neutroni in fuga di nuovo nel nucleo. Il conseguente aumento di neutroni disponibili permette una reazione a catena che si autosostiene, generante calore.

Un agente refrigerante (mix di sodio e potassio) scorre attraverso i canalini tra un tubo e l’altro, acquisisce il calore termico prodotto dall’uranio reagente e lo trasferisce al motore Stirling. Il motore Stirling poi compie la magia generando elettricità. Nel frattempo il refrigerante, che ha “scaricato” parte del suo carico (calore) al motore Stirling, viene fatto circolare attraverso il nucleo del reattore, dove assorbe calore ed è pronto a ripetere il ciclo.

Il sistema utilizzerebbe una quantità minuscola di carburante - 1 kg di uranio per ogni 15 anni – pur conservando sufficiente reattività per decenni.

“La sua durata prevista è però di 8 anni, perché qualcos’altro si guasterebbe prima dell’esaurimento del carburante.”

Dopo la chiusura del sistema, la radiazione emessa si ridurrebbe rapidamente. Un impianto sostitutivo potrebbe venire installato facilmente nello stesso luogo.

Dopo tutto, ci potrebbe essere un gran bisogno di caffè lassù!

traduzione di astronomia.com da: http://science.nasa.gov/headlines/y2009/15may_stirling.htm