I motori a elettrospray a liquido ionico, collaudati nello spazio, rivoluzionano il modo in cui i piccoli satelliti navigano nello spazio
I satelliti nell’orbita terrestre bassa devono costantemente contrastare la resistenza atmosferica e i detriti spaziali. Mantenere la loro traiettoria ed evitare i pericoli richiede un’alta capacità di manovra, ma i sistemi di propulsione convenzionali sono spesso troppo ingombranti e costosi da costruire su larga scala per le moderne costellazioni. Queste limitazioni restringono le capacità dei satelliti e ne accorciano la durata di vita: una preoccupazione crescente, dal momento che le costellazioni di piccoli satelliti si stanno espandendo rapidamente per soddisfare le crescenti esigenze di comunicazione e osservazione della Terra. Gli operatori devono raggiungere la massima mobilità entro limiti ristretti di massa, potenza e budget. «Nell’ecosistema dei piccoli satelliti, ogni grammo e ogni watt contano; trasformiamo questi vincoli in opportunità grazie a una nuova tecnologia di propulsione elettrica chiamata elettrospray», osserva Emmanuel Plier, coordinatore del progetto HYPERION, finanziato dall’UE, e direttore operativo di ION-X(si apre in una nuova finestra). La propulsione a elettrospray applica i principi dell’elettroidrodinamica a un propellente liquido, usando campi elettrici per estrarre ed espellere ioni in rapido movimento ad alta velocità. Questa tecnologia brevettata costituisce il cuore dei propulsori di ION-X, ottimizzandone la semplicità, l’efficienza e la scalabilità. «La missione di ION-X è fornire agli operatori satellitari il miglior sistema di propulsione per prolungare la durata di vita dei veicoli spaziali, potenziarne la manovrabilità e garantire il successo delle missioni a lungo termine», aggiunge Plier.
Il primo test europeo di elettrospray nello spazio
Con il sostegno di HYPERION, ION-X ha recentemente raggiunto un importante traguardo con il lancio e il funzionamento in orbita del suo primo prototipo di propulsore ionico. A maggio 2025, a bordo di un satellite costruito da Space Inventor(si apre in una nuova finestra) e lanciato tramite la missione Transporter-12 di SpaceX(si apre in una nuova finestra), il sistema ha effettuato la sua prima accensione del fascio ionico nell’orbita terrestre bassa. Il propulsore, controllato dal proprio computer di bordo e alimentato da un’unità di elaborazione proprietaria, ha generato una spinta stimata di 20 µN con un fascio ionico da 200 µA a 5 kV. «A dieci anni dal lancio da parte di BUSEK del primo sistema al mondo di elettrospray a liquido ionico per la missione LISA Pathfinder(si apre in una nuova finestra) dell’ESA/NASA nel 2015, la dimostrazione di ION-X è il secondo evento di questo tipo a livello mondiale, e il primo in assoluto da parte di un’azienda europea», sottolinea Plier. Questo test di volo ha permesso di convalidare tutte le funzioni principali, tra cui la telemetria in tempo reale, i circuiti di monitoraggio, gli aggiornamenti software remoti dalla Terra e la capacità del sistema di resistere all’ambiente spaziale e alle sollecitazioni del lancio. Sebbene un’anomalia in volo abbia limitato il pieno uso del motore, l’esperienza ha fornito insegnamenti inestimabili che hanno rafforzato i processi di collaudo a terra e di controllo.
Manovre satellitari più intelligenti e senza sforzo con meno carburante
Delta-v(si apre in una nuova finestra), una misura diretta della potenza di manovra di un satellite, è fondamentale per la mobilità dei veicoli spaziali. Un budget delta-v affidabile consente agli operatori di eseguire con precisione il mantenimento della posizione, l’innalzamento dell’orbita o la prevenzione delle collisioni con detriti, proteggendo attivamente i propri investimenti. Mantenendo la posizione orbitale e prolungando la durata di vita, il delta-v si traduce direttamente in un tempo di funzionamento ininterrotto e in una generazione di ricavi sostenuta. «Usando meno di 200 ml di carburante, i nostri sistemi possono spingere un satellite da 10 a 100 kg per diversi anni», afferma Plier. «Ciò che contraddistingue la nostra tecnologia è un approccio “plug-and-play” rivoluzionario che semplifica l’integrazione senza compromettere le prestazioni», spiega Plier. «Il motore si avvia istantaneamente senza alcun preriscaldamento che consumi energia. Inoltre, il suo propellente è atossico, inerte, non pressurizzato e prodotto localmente in Francia, eliminando così complesse logistiche e vincoli normativi.»
Realizzazione della prossima generazione di propulsori a elettrospray
ION-X sta procedendo a tutta velocità. Dopo aver consegnato circa 10 nuovi propulsori nel 2026, l’équipe sta usando i risultati della sua dimostrazione spaziale iniziale per sviluppare un prodotto di nuova generazione. La consegna del prodotto è prevista per la metà del 2027 con prestazioni migliorate e ulteriori dimostrazioni di volo in programma a partire dallo stesso anno.