La nuova idea di surf di Patrick Rodi è lontana, veloce e incandescente.

Rodi, un ingegnere aerospaziale pionieristico che si è unito alla Brown School of Engineering della Rice University nel 2018, ha progettato un veicolo ad alta quota chiamato "capsule waverider" che fa di più che prendere un'onda. Sopravvive a un ritorno infuocato dallo spazio prima di planare come un surfista sulla propria onda d'urto.

Il waverider è lontano da un tipico aeroplano. Mentre un aereo di linea potrebbe volare a circa 600 miglia all'ora, il waverider ipersonico sarebbe almeno 10 volte più veloce, e a tali velocità l'aria che circola intorno a un aeroplano si comporta in modi che sono fondamentalmente diversi da come l'aria scorre intorno a un aeroplano convenzionale.

"Quando hai un flusso ipersonico, generi onde d'urto, " disse Rodi, un professore nella pratica del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di Rice. "Come progettista, puoi scegliere la forma di quella geometria in modo tale che l'onda d'urto si trovi proprio lungo il bordo anteriore del veicolo. Quindi sta letteralmente cavalcando la sua stessa onda d'urto".

Rodi è entrato in Rice dopo 23 anni di carriera alla Lockheed Martin, dove ha lavorato su molti programmi avanzati presso il famoso Skunk Works a Palmdale, California, così come sul programma della capsula spaziale Orion a Houston. I Waveriders sono da tempo una passione per Rodi, che l'Office of Naval Research ha definito "il più prolifico sviluppatore di tecnologie waverider nel registro pubblico".

"Altri veicoli hanno onde d'urto, " ha detto. "Ma le onde d'urto sono separate dal veicolo, e perdite di alta pressione attorno a quel piccolo spazio tra l'onda d'urto e il corpo stesso".

Il design waverider impedisce all'aria ad alta pressione di fuoriuscire.

"Stai spendendo energia per comprimere l'aria, e ora stai usando quell'aria ad alta pressione nel modo più efficiente possibile, " ha detto. "Non stai perdendo quell'ascensore. Lo stai catturando modellando la geometria, cavalcando l'onda. Ed è molto efficiente. Questa è la cosa più importante dei waverider. Il rapporto tra portanza e resistenza è davvero alto, che correla linearmente con la distanza di planata, o gamma, la metrica che stai cercando."

Rodi avrebbe dovuto presentare il progetto della capsula waverider il mese scorso a Montreal all'American Institute of Aeronautics and Astronautics (AAIA) Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, che è stato cancellato a causa del coronavirus.

"Questa è la mia sesta nuova classe di veicoli waverider, ed è quello che è noto come un veicolo a spinta, che è un grosso problema nell'ipersonico di questi tempi, " Egli ha detto.

I veicoli a scorrimento veloce possono essere a lungo o corto raggio e sono spesso discussi come un nuovo tipo di sistema di lancio per le armi lanciate da missili balistici.

Come le testate tradizionali, i veicoli a sovralimentazione verrebbero lanciati nello spazio su missili. Ma le testate tradizionali non manovrano, il che significa che è possibile dire dove sono diretti solo pochi istanti dopo essere stati lanciati. Gli alianti possono ostacolare i difensori cambiando direzione e volando verso bersagli imprevedibili.

"Quando entra per la prima volta nell'atmosfera, colpisce abbastanza in profondità, e diventa davvero, davvero caldo, " disse Rodi. "C'è un carico ad alta pressione, riscaldamento elevato. Per il rientro vuoi qualcosa che possa sopravvivere a quel riscaldamento elevato. Fondamentalmente, vuoi un veicolo che assomigli a una capsula spaziale tradizionale. Come un aliante, vuoi qualcosa di molto efficiente, con un elevato rapporto portanza-resistenza."

La classe delle capsule waverider bilancia queste esigenze, Egli ha detto. Da un lato, ha il tondo, forma smussata che ricorda un tradizionale scudo termico capsula spaziale. Dalla parte opposta, è un aliante waverider a forma di ala.

Le armi non sono state l'ispirazione per il waverider boost-glide di Rodi. Piuttosto, li immagina come veicoli per l'atterraggio di persone e rifornimenti su Marte.

Mentre l'atmosfera del pianeta rosso è sottile, i veicoli spaziali hanno bisogno di scudi termici per sopravvivere all'ingresso. Questo riscaldamento, la superficie cosparsa di rocce del pianeta e il ritardo nelle comunicazioni tra la Terra e Marte si combinano per rendere molto difficili gli atterraggi su Marte.

"Questo è un vero problema per la NASA, " ha detto Rodi. "Questo concetto ti permetterebbe di entrare come una capsula, capovolgere un waverider, scivolare intorno, guarda le cose, trova il tuo punto di atterraggio e poi lascia l'attrezzatura con il paracadute, scivolare e scivolare sulla superficie marziana, oppure beccheggia e atterra sulla coda del veicolo. Ti offre molte opzioni".