Studio di un sistema propulsivo avanzato basato sul decadimento radioattivo = Study of an advanced propulsion system based on radioactive decay

In questa tesi viene analizzato il principio di funzionamento di un sistema di propulsione spaziale avanzato basato su una vela a decadimento radioattivo. Questo sistema sfrutta il trasferimento della quantità di moto delle particelle alfa emesse naturalmente a velocità relativistiche dal materiale radioattivo di cui è composta la vela. È stato esaminato il comportamento di tutti gli alfa-emettitori noti. Lo studio è stato condotto utilizzando sia una trattazione analitica del problema sia un approccio più complesso e realistico attraverso il codice Monte Carlo Phits dell’Agenzia per l’Energia Atomica Giapponese, al fine di confrontare i risultati ed evidenziare le potenzialità e i limiti di entrambi gli approcci. Confrontando questo sistema con i principali metodi propulsivi avanzati attualmente in uso e sviluppo, quali la propulsione elettrica, le vele solari e le vele laser, è emerso che l’architettura proposta risulta molto interessante sotto vari aspetti e competitiva. Sono state formulate ipotesi su possibili missioni equipaggiate con vele a decadimento nucleare, calcolando la durata ipotetica per traiettorie rettilinee verso Marte, Plutone, Proxima Centauri e per una missione di difesa planetaria come la missione DART della NASA. I risultati ottenuti sono stati molto promettenti in termini di prestazioni, suggerendo la necessità di ulteriori approfondimenti. Infine, è stata condotta un’analisi preliminare del mercato dei materiali radioattivi, riscontrando diverse difficoltà nel reperire informazioni commerciali a causa delle peculiarità del settore. In conclusione, il sistema studiato risulta promettente in termini di prestazioni propulsive, richiedendo ulteriori approfondimenti riguardanti l’ottimizzazione della spinta tramite l’introduzione di un campo magnetico, lo studio della configurazione del sistema, i metodi di dispiegamento della vela, il sistema produttivo della vela stessa, l’analisi del mercato di approvvigionamento e il possibile impiego di materiali di scarto dei processi nucleari e di sperimentazione.