Ecco come Elon Musk potrebbe utilizzare propulsori a razzo sulla nuova Tesla Roadster

La scorsa settimana, SpaceX e Tesla CEO Elon Musk ha annunciato piani audaci per combinare le tecnologie delle sue due più grandi aziende mettendo propulsori a razzo sui futuri modelli specializzati di Roadster di Tesla. I propulsori in realtà non bruceranno, secondo Musk; invece, espelleranno aria fredda altamente pressurizzata, dando alla Tesla una spinta extra in accelerazione. È una mossa che potrebbe funzionare tecnicamente, ma confonde anche esperti e ingegneri del settore: i propulsori non saranno molto efficienti e probabilmente non saranno legali.

In particolare, Musk sta parlando di incorporare un pezzo chiave di hardware dal razzo Falcon 9 di SpaceX — un serbatoio noto come un recipiente a pressione sovrapposto composito, o un COPV. Queste bottiglie sono fatte di un sottile rivestimento metallico avvolto in fibre di carbonio, e sono un ottimo modo per immagazzinare molta aria pressurizzata in uno spazio molto piccolo. Sono anche abbastanza leggeri, motivo per cui molti produttori di razzi amano usarli per aiutare a pressurizzare i loro razzi.

Sul Falcon 9, i COPVS siedono all’interno dei serbatoi del propellente e li mantengono pressurizzati durante il volo. Mentre il razzo sale nello spazio, i propellenti si svuotano rapidamente dai serbatoi, ed è compito dei COPVS sostituire quei liquidi con elio in modo che i serbatoi mantengano la loro forma. L’aria compressa all’interno di queste bottiglie non viene utilizzata per spingere direttamente il razzo. Alcune automobili utilizzano COPVs, anche: autobus e camion li usano per lo stoccaggio di gas naturale compresso, e le auto con celle a combustibile a idrogeno si basano anche su COPVs. Ma l’aria all’interno di questi serbatoi viene utilizzata come carburante per i motori all’interno di queste auto.

Con la Roadster, Musk ha un’idea diversa: vuole usarli come propulsori, dove soffiano aria dal retro o dalla parte anteriore dell’auto per aiutare a spingere e fermare il veicolo. Potrebbe potenzialmente soffiare fuori i lati, anche per aiutare a girare ad alta velocità o in angoli stretti. Le auto commerciali non hanno mai usato COPV in questo modo prima, e l’idea solleva molte domande sulla sicurezza e l’efficienza.

Per uno, la Tesla Roadster accelera e frena già incredibilmente rapidamente, e la nuova Roadster è presumibilmente una delle auto più veloci al mondo, con un tempo 0-60 di 1,9 secondi. È così veloce che c’è un dibattito vigoroso sul fatto che qualsiasi pneumatico moderno possa mai andare più veloce. Quindi i COPV avrebbero bisogno di soffiare molta aria fredda a velocità super elevate per spingere tempi di accelerazione o decelerazione ancora più veloci. Ciò richiederà molta potenza e alcuni carri armati abbastanza grandi per avere qualsiasi tipo di effetto distinguibile contro alcuni limiti reali della fisica. E se veramente influenzare la velocità è l’obiettivo, questi propulsori sarebbero estremamente rumorosi, inclini a sbalzi di temperatura estremi, e forse mettere altre auto sulla strada a rischio. “È un’opzione? Sì, ” Sam Abuelsamid, un analista di ricerca senior di Navigant, una società di consulenza per l’industria automobilistica, dice a The Verge. “È un’opzione saggia? Assolutamente no. E ‘la cosa piu’ ridicola che abbia mai sentito.”

Molte case automobilistiche hanno esaminato i modi per utilizzare l’aria compressa per alimentare i veicoli, però. Ad esempio, nel 2013, le case automobilistiche francesi Peugeot e Citroën hanno annunciato l’intenzione di costruire un veicolo ibrido che utilizzasse l’aria pressurizzata come fonte di energia, anche se lo sviluppo è stato messo in attesa. Queste progettazioni funzionano tipicamente liberando l’aria da un contenitore in un modo controllato per guidare le turbine o i pistoni di un motore. Le auto ad aria compressa sono salutate come rispettose dell’ambiente, dal momento che non bruciano benzina. Ma il rovescio della medaglia è che non sono super efficienti.

Per uno, la compressione dell’aria richiede molta energia. Musk afferma che l’aria verrà reintegrata nei COPV utilizzando una pompa elettrica, che attingerebbe dal power pack di Tesla. Ma gli esperti sostengono che potrebbe significativamente drenare la tensione della batteria necessaria per guidare l’auto. “Sicuramente divorerebbe l’energia immagazzinata nella batteria”, dice a The Verge Dave Sullivan, manager e analista di prodotto di AutoPacific, una società di consulenza automobilistica. “Il calcolo della gamma o il ciclo di prova per la gamma di un veicolo elettrico non tiene conto di questa idea.”

Naturalmente, tutto dipende da quanto sia efficace Musk vuole che i COPV siano. I propulsori a gas freddo hanno un impulso specifico relativamente basso, il che significa che hanno bisogno di molto più carburante — o aria, in questo caso — per ottenere una discreta quantità di spinta. Questo li rende buoni per i satelliti nello spazio, che non richiedono molta spinta per manovrare nel vuoto. Ma sulla strada, con la resistenza dell’aria e l’attrito dei pneumatici, il gas freddo non è così potente. Quindi i COPV Tesla dovranno essere grandi e ingombranti per immagazzinare abbastanza aria necessaria per avere qualsiasi tipo di effetto principale. “Sembra di avere un propulsore che avrà una quantità significativa di energia, ci vorrà una quantità abbastanza decente di dimensioni e capacità nel serbatoio per avere un reale beneficio in termini di prestazioni”, afferma Abuelsamid. (Musk ha detto che i COPV avrebbero preso una buona fetta della macchina, trasformando la quattro posti in una due posti.)

La compagnia potrebbe potenzialmente riempire i COPV ad una pressione più elevata per risparmiare spazio, ma i serbatoi dovrebbero essere molto più forti e più pesanti per essere considerati sicuri per i passeggeri. Più pressione vuoi in un’auto commerciale, più robusti devono essere i tuoi carri armati. I COPV che Musk vuole utilizzare sono quelli aggiornati certificati per i razzi Falcon 9 che porteranno gli equipaggi alla Stazione Spaziale Internazionale. “Questo è di gran lunga il recipiente a pressione più avanzato sviluppato dall’umanità”, ha detto in una conferenza stampa prima del lancio di SpaceX a maggio. “E’ pazzesco.”

Ancora, l’idea non portare molti problemi di sicurezza in mente. Mentre cruciale per il volo spaziale, questi COPV sono stati anche una fonte di ansia per SpaceX. Nel settembre 2016, un COPV ha causato l’esplosione di un razzo Falcon 9 su un launchpad della Florida mentre il veicolo veniva alimentato per un test. SpaceX ha affermato che l’attrito tra i propellenti nel serbatoio del motore e il COPV era da biasimare. L’ossigeno liquido super freddo che SpaceX utilizza per il suo Falcon 9 ha reagito male con la fibra di carbonio che è stata avvolta attorno al COPV.

SpaceX ha aggiornato in modo significativo i suoi COPV da allora, e tutte le bottiglie messe in una Tesla non saranno circondate da ossigeno criogenico. Tuttavia, quando l’aria viene rilasciata rapidamente da una bottiglia altamente pressurizzata, si verificano cambiamenti di temperatura estremi. Più velocemente l’aria viene rilasciata, più freddo diventerà il COPV. Quindi, se la Tesla sta per abbattere rapidamente queste bottiglie, potrebbero facilmente raggiungere temperature super gelide, il che renderebbe i COPVS fragili e meno strutturalmente stabili. Tesla potrebbe combattere questo facendo saltare le bottiglie più lentamente, ma poi i propulsori non avranno un impatto così grande sulla macchina.

E a seconda della velocità con cui l’aria sta esplodendo, i propulsori potrebbero comportare rischi per altre auto sulla strada. Se i COPV avranno una forza significativa sulla Tesla, avranno anche una forza significativa sulle auto che circondano la Tesla. I propulsori a gas freddo possono raggiungere un impulso specifico di circa 70 secondi. Ciò significa che il gas che lascia il COPV potrebbe raggiungere poco più di 1.500 miglia all’ora. Quindi l’aria ha il potenziale di inviare detriti in rapido movimento a un’auto vicina o addirittura spingere sui veicoli circostanti.

Ma anche se Tesla trova soluzioni alternative per tutte queste cose, c’è il rumore da considerare. Rilasciare molta aria altamente compressa è rumoroso. Ci sono regolamenti in vigore sulla quantità di rumore di passaggio che un’auto può avere, ed è dubbio che la Tesla equipaggiata con il propulsore soddisferà quelli. “I veicoli a benzina non possono fare troppo rumore”, dice Sullivan. “Posso solo immaginare che questo sarebbe estremamente forte e non essere legale di strada.”Musk ha detto che l’auto non è consigliata per gli ambienti urbani.

Quindi aggiungere COPV a una Tesla è fattibile, anche se probabilmente non saranno consentiti su nessuna strada principale dati i rischi. Tuttavia, è un sacco di macchinari complicati per far sì che un’auto già molto veloce vada leggermente più veloce.