Da alcuni anni un team di ricercatori dell’Università di Wuhan sta lavorando su un motore al plasma studiato per aerei e che richiederebbe solo energia elettrica ed aria per funzionare. Ma c’è qualche ostacolo da superare prima di vederlo sugli aeromobili
Mentre si svolge a Baku la COP29 per fare il punto sui cambiamenti climatici e sulla transizione energetica, in questi giorni è stato rilanciato un progetto dell’Università di Wuhan che affonda le proprie radici nel 2020.
L’Institute of Technological Sciences della città cinese, tramite il team capitanato dal professor Jau Tang, ha sviluppato il progetto di un propulsore per aerei al plasma. E che sfrutta per funzionare energia elettrica e aria. Il massimo quindi per coniugare sostenibilità e prestazioni, almeno sulla carta. Quattro anni fa l’annuncio del prototipo che comprime l’aria per poi ionizzarla e generare del plasma.
Cos’è il plasma, il “quarto stato della materia”
Il plasma è un gas ionizzato, ma le cui particelle hanno interazioni tali da renderlo simile, anche se solo in parte, anche ad un fluido. Nei gas infatti le particelle hanno come caratteristica il fatto che si muovono liberamente, mentre nei fluidi esistono invece delle interazioni tra le stesse. Definito “quarto stato della materia”, il plasma si può trovare nei fulmini per esempio, ma abbonda in maniera molto più ampia nell’Universo, costituendo tra le altre cose le stelle o le nebulose.
Questa materia si può anche generare artificialmente sulla Terra, ovviamente in ambienti controllati. Come è il caso del motore di Wuhan, che come abbiamo anticipato sfrutta la compressione dell’aria, ma anche la tecnologia a microonde. Vediamo come, riportando la spiegazione fornita da The Brighter Side.
Come funziona il motore al plasma di Wuhan
Il sistema aspira l’aria atmosferica per poi comprimerla a pressioni molto alte sfruttando un compressore a turbina. Si crea così intanto la densità ideale per il proseguimento del processo. Questa aria passa quindi in un tubo di quarzo dove è presenta una camera di ionizzazione a microonde la cui frequenza è uguale ai normali forni che usiamo in cucina, ovvero 2,45 GHz.
Le microonde presenti in questa camera stimolano quindi le molecole dell’aria. Si separano gli elettroni dagli atomi e si crea quindi il plasma, le cui temperature salgono a migliaia di gradi Celsius. Il plasma perciò fuoriesce in maniera controllata dalla camera di ionizzazione per via della sua espansione. In questo modo viene prodotta la spinta a getto efficace come quella dei motori aeronautici tradizionali: tale spinta, hanno dimostrato i ricercatori di Wuhan, riesce infatti a sollevare una sfera di acciaio di 1 kg.
Rispetto però ad altri progetti basati sul plasma come quelli della NASA, quello cinese permette l’utilizzo dell’aria atmosferica per progettare velivoli per l’uso terrestre. A differenza dei propulsori delle navicelle dell’Agenzia Statunitense (come la Dawn), che operano meglio nel vuoto spaziale.
Ma la strada per vedere il motore al plasma negli aerei è ancora lunga
Il motore al plasma dell’equipe di Tang ha quindi notevoli potenzialità. In un settore, come quello aeronautico, che sta cercando di raggiungere una (difficile) neutralità carbonica, un propulsore di questo genere garantirebbe notevoli prestazioni senza emissioni di gas inquinanti.
Ma da qui a vederlo operante in un aeromobile, per ora, ce ne passa. Servono dei progressi in merito ai sistemi di accumulo di energia, per esempio, in modo da assicurare una notevole potenza continua. O implementare una serie di moduli di getto al plasma, in configurazione parallela. Secondo Tang ci vorrebbe un decennio per adattare il motore ad un grande jumbo jet.
Per ora questa innovazione potrebbe però essere applicata a veicoli come droni, e qui i tempi di attuazione calerebbero a 5 anni. A patto però che evolvano anche le batterie, per essere più leggere ed anche efficienti in termini di densità energetica. Bisognerebbe anche da garantire delle prestazioni costanti facendo sì che la spinta possa essere stabile in varie condizioni di volo. Inoltre va trovato un modo affinché il calore estremo generato nel processo non mandi all’aria il progetto, danneggiando a lungo andare le componenti del propulsore. Motivo per cui il team di Wuhan sta studiando anche materiali e sistemi di raffreddamento ad hoc.
Il professor Tang resta comunque fiducioso. “I nostri risultati – ha sostenuto – dimostrano che un motore a getto di plasma ad aria a microonde potrebbe essere una valida alternativa ai motori convenzionali a combustibili fossili“.
