La NASA sta portando avanti lo sviluppo del modulo nucleare di SR-1 Freedom, la missione con cui l’Agenzia vuole dimostrare nello spazio profondo un sistema di propulsione elettrica alimentato da un reattore a fissione nucleare. Il lancio è previsto per la fine del 2028 e la sonda dovrebbe trasportare verso Marte la missione SkyFall, composta da tre elicotteri derivati da Ingenuity e guidata dal JPL.
Uno dei nuovi passaggi riguarda il sistema che dovrà trasformare il calore prodotto dal reattore in energia elettrica. La NASA ha affidato questo sistema a Sierra Lobo, nell’ambito di un contratto già assegnato nel 2024 per lo sviluppo e i test di hardware spaziale presso il Glenn Research Center.
L’azienda realizzerà un sistema di conversione energetica a ciclo Brayton chiuso. In pratica, il calore generato dalla fissione verrà utilizzato per riscaldare un fluido che circola all’interno di un circuito chiuso; il suo movimento permetterà poi di produrre energia elettrica. Sarà questa elettricità ad alimentare il sistema di propulsione elettrica di SR-1 Freedom.
Il reattore vero e proprio sarà invece progettato e sviluppato dall’Idaho National Laboratory, che fa parte del Department of Energy degli Stati Uniti. Reattore e sistema di conversione formeranno insieme il modulo nucleare della missione.
Come funzionerà la propulsione elettrica nucleare
SR-1 Freedom non utilizzerà quindi il reattore come un motore nel senso tradizionale. La fissione servirà prima di tutto a produrre energia, che potrà poi essere utilizzata dai propulsori elettrici della sonda.
Questo tipo di sistema può fornire energia per periodi molto lunghi senza dipendere dalla quantità di luce solare disponibile. È una caratteristica particolarmente utile per missioni nello spazio profondo, dove i pannelli solari diventano progressivamente meno efficaci all’aumentare della distanza dal Sole.
SR-1 Freedom sarà la prima sonda alimentata da un reattore a fissione a viaggiare oltre l’orbita terrestre. La missione avrà soprattutto un ruolo dimostrativo: verificare in condizioni reali il funzionamento di un sistema di propulsione elettrica alimentato da energia nucleare e raccogliere dati utili per eventuali veicoli del futuro.
Il reattore resterà inattivo durante il lancio e finché la sonda si troverà in orbita terrestre. L’attivazione avverrà soltanto dopo che il veicolo avrà lasciato le vicinanze della Terra. La NASA e il Department of Energy stanno anche lavorando alle verifiche di sicurezza previste per il progetto.
Un elemento importante di SR-1 Freedom arriva direttamente dal Lunar Gateway. La NASA riutilizzerà infatti il Power and Propulsion Element (PPE), il modulo originariamente sviluppato per fornire energia, comunicazioni e propulsione elettrica alla stazione lunare, al momento in pausa. Per SR-1 Freedom il PPE verrà utilizzato come bus della sonda e abbinato al modulo nucleare, mantenendo anche il sistema di propulsione elettrica sviluppato per Gateway.
SR-1 Freedom trasporterà tre elicotteri verso Marte
Oltre a dimostrare la nuova tecnologia di propulsione, SR-1 Freedom avrà anche il compito di trasportare verso Marte SkyFall, una missione composta da tre elicotteri sviluppati a partire dall’esperienza di Ingenuity.
I tre velivoli saranno utilizzati per raccogliere dati scientifici, esplorare diverse aree della superficie e cercare possibili sorgenti d’acqua. L’idea è sfruttare la mobilità degli elicotteri per raggiungere zone che sarebbero più difficili da esplorare con un rover o un lander.
Il lancio di SR-1 Freedom è previsto per la finestra di lancio di fine 2028. La missione dovrà mettere alla prova nello spazio profondo il sistema di propulsione elettrica nucleare e, allo stesso tempo, portare SkyFall fino a Marte.
La NASA vede anche SR-1 Freedom come un banco di prova per altri sistemi a fissione da utilizzare in futuro, sia nello spazio profondo sia sulla superficie lunare, dove lunghi periodi di oscurità possono rendere meno efficace l’uso esclusivo dell’energia solare.
