Il rover della NASA Perseverance è atterrato ieri su Marte. Si tratta del rover più ambizioso e più grande di sempre, più o meno delle dimensioni di un’auto compatta.
La sua missione durerà oltre un decennio e, nelle aspettative della NASA, consentirà di prelevare numerosi campioni del suolo marziano, che verranno poi rispediti sulla Terra. Per far questo Perseverance si avvarrà della collaborazione di un mini-elicottero capace di volare nella rarefatta atmosfera del pianeta rosso, nonché dell’aiuto di un altro rover che verrà lanciato su Marte nel 2028.
L’energia che alimenterà questa ambiziosa missione – siamo fieri di annunciarlo – è di fonte nucleare. Perseverance è infatti equipaggiata con un Multi-Mission Radioisotope Thermoeletric Generator (MMRTG), una sorta di batteria nucleare capace di alimentare la missione per 14 anni.
L’MMRTG è alimentato da 5 chili scarsi di plutonio-238, in grado di fornire i 110 W di potenza elettrica necessari al rover.
L’MMRTG (foto Kim Shiflett, NASA)
Ma come funziona questa batteria? Il calore generato dal naturale decadimento del plutonio viene convertito in elettricità per ricaricare le due batterie primarie di Perseverance. Inoltre, parte del calore generato (circa 2000 W) serve a mantenere la strumentistica ed i sistemi alla giusta temperatura operativa. Si tratta dunque a tutti gli effetti di un impianto nucleare di cogenerazione.
Il plutonio combina le caratteristiche di una ragguardevole densità energetica (0.54 W/g), lunga emivita (87.7 anni) e bassi livelli di radiazione gamma e neutroni, per cui i livelli di schermatura necessari sono minimi, o spesso ridotti al semplice alloggiamento dell’RTG.
Diagramma dell’MMRTG (foto Ryan Bechtel, DOE)
I primi rover marziani (Sojurner, Spirit e Opportunity) erano alimentati dalla fonte solare, che si rivelò insufficiente nella stagione dell’anno marziano (lungo due volte quello terrestre) in cui la radiazione solare è ridotta.
In realtà la fonte nucleare è sempre stata la preferita per le missioni di esplorazione dello spazio, avendo alimentato le sonde spaziali fin dai primi anni ’70.
Oggi molti si chiedono se l’utilizzo delle batterie nucleari potrebbe in futuro diffondersi anche sulla Terra, magari utilizzando i rifiuti nucleari, instaurando così anche una virtuosa economia circolare.
Prototipi di questo tipo di batterie sono stati utilizzati anche sulla Terra, ad esempio per alimentare droni, e i sostenitori di questa tecnologia sostengono che potrebbe essere con successo estesa ad altre applicazioni, ad esempio nel settore medico e industriale. Si tratterebbe comunque di applicazioni in cui è richiesta una piccola quantità di potenza per lungo tempo, prevalentemente laddove sia impraticabile o sconsigliabile la regolare sostituzione di batterie. Per intenderci, potremmo trovare applicazioni di questo tipo in un pacemaker, ma difficilmente in laptops e smartphones.
Tuttavia, è in fase di sviluppo un’altra categoria di reattori che va’ spesso sotto il nome di “batterie nucleari”: si tratta dei microreattori, vere e proprie centrali nucleari di potenza inferiore ai 20 MW, che nelle taglie più piccole (ad esempio eVinci di Westinghouse, 4.5 MW elettrici di potenza nelle dimensioni di una grossa automobile) potrebbero alimentare comunità isolate non connesse alla rete, datacenters, campus o ospedali.
PS: una prima versione di questo articolo erroneamente indicava il rover Curiosity come alimentato da fonte solare. Ringraziamo Giuseppe Canzone per la segnalazione.
Per approfondire:
