La start-up aerospaziale tedesca POLARIS Spaceplanes ha completato con successo i test di volo e di accensione del suo dimostratore MIRA II, alimentato dal motore aerospike AS-1 stampato in 3D. Questo prototipo di cinque metri rappresenta un passo intermedio verso lo spaceplane AURORA, che dovrebbe iniziare le operazioni di volo nel 2028.
MIRA II è stato sviluppato in seguito al fallimento del primo dimostratore MIRA, che si era schiantato durante il suo primo tentativo di volo nel maggio 2024. Il nuovo sistema ha eseguito con successo un’accensione di tre secondi sulla pista di decollo prima di effettuare un test in volo sopra il Mar Baltico.
Il dimostratore senza equipaggio è decollato dall’aeroporto di Peenemünde utilizzando quattro motori a turbina. Al punto di accensione, il motore aerospike AS-1 da 1 kN, alimentato da LOX/cherosene, ha completato un’accensione di tre secondi, raggiungendo un’accelerazione di 4 m/s² e una spinta di 900 newton. Questo test rappresenta il primo volo in assoluto con un motore aerospike lineare, segnando una pietra miliare significativa per la start-up di Brema.
Motori aerospike stampati in 3D
I motori aerospike si differenziano dai motori tradizionali grazie a un design innovativo che utilizza una “spina” a forma di cuneo per modellare i gas di scarico. Questo elimina la necessità di un ugello fisso, riducendo il peso, migliorando l’efficienza e consentendo regolazioni continue della spinta a diverse altitudini.
Questi motori generano temperature estreme durante il volo e richiedono sistemi di raffreddamento complessi. POLARIS Spaceplanes sfrutta la stampa 3D per progettare e produrre questi componenti intricati, ottenendo una maggiore libertà di design e tempi di produzione più rapidi.
Nel 2023, POLARIS ha ricevuto due motori AS-1 stampati in 3D da AM Global per test a terra, seguiti da due versioni più leggere per i test di volo sui dimostratori MIRA. Durante il test di tre secondi in volo, il motore ha operato a una pressione ridotta per minimizzare lo stress sui componenti, consentendo comunque di raccogliere dati significativi. Sebbene sia stata rilevata una piccola perdita nella baia del serbatoio di LOX, il volo è stato completato con successo.
Prossimi passi
POLARIS continuerà a testare e validare le capacità operative del motore aerospike stampato in 3D attraverso un programma intensivo di test di volo. Parallelamente, verrà attivato il dimostratore gemello, MIRA III, per garantire maggiore flessibilità nei test. Gli apprendimenti saranno utilizzati per sviluppare il prossimo dimostratore, NOVA, un velivolo di 7-8 metri che rappresenterà l’ultimo passo verso lo spaceplane AURORA.
Evoluzione della stampa 3D per i motori aerospike
I motori aerospike sono considerati una tecnologia promettente fin dagli anni ’50, ma solo negli ultimi anni la stampa 3D ha reso possibile la produzione efficiente di questi sistemi complessi. Ad esempio, nel 2017, un consorzio guidato dalla Monash University ha prodotto e testato un motore aerospike stampato in 3D in soli quattro mesi. Utilizzando superleghe come Hastelloy X e tecniche come la fusione laser selettiva (SLM), il team ha creato design unici con reti di raffreddamento integrate.
Progetti più recenti includono un motore da 500 newton sviluppato dall’Istituto Fraunhofer e, nel 2022, il più grande motore aerospike stampato in 3D al mondo, realizzato da Hyperganic utilizzando Inconel 718 e CuCrZr con algoritmi di intelligenza artificiale.
La combinazione di design innovativi e tecnologie additive promette di rivoluzionare il settore della propulsione spaziale, aprendo nuove possibilità per missioni più efficienti e sostenibili.
