ASPETTI CHIMICI DELLA PROPULSIONE NUCLEARE PER RAZZI

La propulsione nucleare è una tecnologia avanzata la quale sfrutta un reattore nucleare per riscaldare un gas, solitamente idrogeno, che viene poi espulso ad alta velocità per generare spinta. Questa tipologia di motore è molto più efficiente rispetto ai tradizionali motori a razzo chimici. Il programma NERVA degli Stati Uniti, negli anni '50, sviluppò prototipi di motori nucleari, dimostrando la fattibilità della propulsione nucleare, ma fu interrotto prima di essere applicato a missioni spaziali. Allo stesso tempo, l'Unione Sovietica sviluppò il programma RD-410, che migliorò l'efficienza e la durata dei motori nucleari, ma pure questo fu interrotto in partenza. Tra i più importanti fattori da tenere in considerazione si ha la scelta dei materiali, che devono resistere a temperature elevate e interazioni nucleari, il trasferimento di energia dal reattore al gas propellente, e anche i vari combustibili utilizzati. L'uranio-235, arricchito fino al 93%, è comunemente usato per migliorare l'efficienza del reattore. Composti con alta densità e punti di fusione elevati, migliorano le prestazioni del motore. Moderatori come la grafite e il berillio sono utilizzati per moderare i neutroni, mentre materiali di controllo come il boro gestiscono la reattività. Materiali strutturali come l'acciaio inossidabile e le superleghe sono scelti per la loro resistenza alle alte temperature e alla radiazione. Il test che vengono eseguiti sui motori a razzo nucleari è più complesso rispetto ai motori a razzo chimici a causa del fatto che con i primi si ha il problema delle radiazioni e dei prodotti di fissione radioattivi. I test includono ispezioni e verifiche dei componenti, test funzionali, e test di volo. La sicurezza nucleare spaziale richiede la mitigazione dei rischi dovuti a fallimenti di lancio, fallimenti operativi e rientri accidentali, i quali possono creare danni ambientali molto gravi. Questa mitigazione può essere realizzata attraverso la programmazione fasi di missione ben definite e valutazioni dei possibili rischi ambientale o di qualsiasi altro tipo.