Studio dell’impatto ambientale dei propellenti impiegati nei sistemi di lancio

La tesi si colloca nell’ambito spaziale.Il trasporto spaziale, una volta monopolio dei governi, è divenuto un'importante fetta dell’economia mondiale, e l’ammontare degli affari derivanti dal lancio di payloads va sempre più aumentando. Anche se il trand attuale indica una diminuzione del numero dei lanci effettuati e del carico trasportato, le ultime analisi economiche ne prevedono un forte aumento, sulla base di nuove necessità di mercato e sull’impulso dato alla ricerca e allo sviluppo di nuovi veicoli di lancio.
Ogni volta che un vettore è utilizzato, svariati prodotti di combustione sono immessi direttamente nella stratosfera. La comprensione degli effetti di queste emissioni e la loro evoluzione sono i temi principali affrontati dal lavoro da me svolto; la necessità di preservare il nostro pianeta dall’eccessivo sfruttamento delle sue risorse e dall’inquinamento incontrollato, divennero uno dei punti chiave per l’analisi di ogni missione, prima che la colonizzazione di altri pianeti divenisse una urgenza inevitabile e non più un sogno da realizzare. Si consideri ad esempio che il CFC ed altri prodotti chimici industriali, oramai vietati da accordi internazionali, abbiano ridotto l'ammontare totale di ozono stratosferico di circa il 40 % in meno di 50 anni. Le recenti prospettive dell'effetto sullo strato di ozono da parte dei lanciatori a propellente solido (SRM), suggeriscono una esigua ma misurabile riduzione dello 0.03%.Al contrario le emissioni dei lanciatori con propellente liquido non sono inclusi in questi studi poiché non costituiscono una minaccia seria alla quantità di ozono attualmente presente. Il lavoro di tesi è stato svolto basandosi sui risultati a cui sono giunti gli studi e le ricerche consultate in letteratura (non si è limitata ad una semplice comprensione del problema, ma ci siamo spinti alla ricerca di nuove soluzioni e possibili alternative che per lo meno lo contrastino.Anche se rappresenta solo una piccola parte dell’inquinamento prodotto dall’uomo, sono fermamente convinto nel dare a questo aspetto della propulsione spaziale una certa rilevanza.La tesi è organizzata in quattro parti.
Nella prima si parla delle caratteristiche principali dei propellenti studiati, mettendo in evidenza le qualità che più ci interessano, quali quelle legate alle capacità propulsive, all’utilizzo e al grado di inquinamento da essi causato.
Nella seconda parte si discute degli effetti delle emissioni dei veicoli di lancio sulla stratosfera e sull’ozono in particolare, esaminando più da vicino i casi degli inquinanti più presenti o dannosi, quali il vapor d’acqua, gli idrocarburi incombusti, il cloro, l’azoto e l’allumina. Con particolare riguardo è stato studiato l’effetto dei propellenti solidi sull’ozono stratosferico, risultato dalle nostre analisi la causa principale della dissipazione del prezioso gas.
Nella terza parte analizziamo le ricerche effettuate ed i risultati a cui siamo giunti, ponendo in evidenza le caratteristiche dei lanciatori, la loro stadiazione, il numero dei lanci annuo e totale, nell’arco di tempo esaminato, con il consumo di propellente e l’inquinamento da essi causato. Tutti i dai relativi a questa sezione sono il frutto della nostra rielaborazione, utilizzando strumenti informatici e mini programmi da me realizzati appositamente per ognuno dei temi affrontati.
Nella quarta ed ultima parte si espongono le nuove direzioni verso cui è orientata oggi la ricerca per risolvere questo problema. Vengono esaminati i primi risultati su nuovi tipi di propellenti a basso impatto ambientale, in cui si cerca di compensare la perdita di prestazioni con l’economia di produzione e la semplicità costruttiva. I casi riportati sono quelli di nuovi propellenti a base di idrocarburi leggeri, di cui si analizzano i possibili settori di impiego.