Restyling dello Space Shuttle integrazione di propulsione al plasma, motori a razzo SpaceX

This thesis proposes a conceptual restyling of the Space Shuttle, integrating the most recent propulsion and energy generation technologies with the aim of improving the efficiency, safety and environmental sustainability of the reusable space system. Starting from an in-depth analysis of the original architecture of NASA's Space Shuttle program, we proceed to a reconfiguration of the propulsion system through the integration of high-performance rocket engines produced by SpaceX (in particular the Raptor line), flanked by a secondary plasma propulsion system (such as Hall thrusters or VASIMR) for orbital and de-orbiting maneuvers. The most innovative aspect of the project lies in the use of advanced nuclear batteries powered by repurposed radioactive waste, capable of ensuring long operational autonomy and long-term sustainable energy management, even in deep space contexts. Through the analysis of simulated missions, structural evaluations and thermodynamic considerations, the work aims to demonstrate the theoretical feasibility of an advanced reusable spacecraft, potentially employable in both orbital and lunar environments. The integration of new generation technologies is finally also evaluated from an environmental and economic point of view, with a final reflection on the impact of clean propulsion in the development of future space exploration.

Il presente lavoro di relazione finale propone un restyling concettuale dello Space Shuttle, integrando le più recenti tecnologie di propulsione e generazione energetica con l’obiettivo di migliorare l’efficienza, la sicurezza e la sostenibilità ambientale del sistema spaziale riutilizzabile. A partire da un’analisi approfondita dell’architettura originaria del programma Space Shuttle della NASA, si procede a una riconfigurazione del sistema propulsivo attraverso l’integrazione di motori a razzo ad alte prestazioni prodotti da SpaceX (in particolare la linea Raptor), affiancati da un sistema secondario di propulsione al plasma (come Hall thrusters o VASIMR) per manovre orbitali e di de-orbiting. L’aspetto più innovativo del progetto risiede nell’impiego di batterie nucleari avanzate alimentate da rifiuti radioattivi riconvertiti, in grado di garantire lunga autonomia operativa e una gestione energetica sostenibile a lungo termine, anche in contesti deep space. Attraverso l’analisi di missioni simulate, valutazioni strutturali e considerazioni termodinamiche, il lavoro mira a dimostrare la fattibilità teorica di un veicolo spaziale riutilizzabile evoluto, potenzialmente impiegabile in ambito sia orbitale che lunare. L’integrazione di tecnologie di nuova generazione viene infine valutata anche dal punto di vista ambientale ed economico, con una riflessione finale sull’impatto della propulsione pulita nello sviluppo dell’esplorazione spaziale futura.