Kantrowitz limit

A.R. Kantrowitz era un arzillo vecchietto (non che sia sempre stato vecchio, ma è deceduto alla veneranda età di 95 anni “calcando le scene” fino alla fine) americano. Fisico ed inventore di questo e di quello.

Tanto per intenderci è stato uno dei primi (se non il primo) a proporre il concetto di propulsione laser per mandare carichi in orbita “sparando” fasci laser da terra. Fu uno dei pionieri e più grandi contributori in diversi campi, tipo meccanica dei fluidi, gasdinamica, magnetoidrodinamica, e via dicendo.

Ora, a parte riconoscere la genialità di Mr. Kantrowitz, mi ci sono imbattuto specialmente cercando di capire il concetto di “Limite di Kantrowitz“.

Prendiamo un condotto connesso ad una sorgente di vuoto. Il flusso di aria (mentre viene aspirata dalla pompa a vuoto) in tale condotto (assumendo un flusso di massa pari alla velocità di ingresso) aumenta man mano di velocità fino ad avvicinarsi a condizioni “di bloccaggio” in cui non si può superare la velocità locale del suono. Riducendo ulteriormente la pressione nel tubo la velocità del flusso non può aumentare, non potendo oltrepassare la velocità locale del suono. Questo il famoso limite di Kantrowitz che in sostanza blocca la velocità del flusso indipendentemente dall’ulteriore calo di pressione. Ovviamente un motore a getto (quelli degli aerei che fanno rumore senza eliche) deve accettare tale limite e non può spingere un flusso oltre Mach 1 al suo interno indipendentemente dall’aspirazione che il compressore è in grado di creare.

Tutto ciò è fantastico (e forse anche un po’ complesso). E la soluzione è sempre stata: stare sotto (o sopra nel caso di flussi che nascono già ipersonici) il fatidico limite. Un recente sistema di trasporto che promette faville (e dai che si capisce e comunque ne ho già sproloquiato almeno qui) propone però un’altra soluzione. La quale, nonostante i miei dubbi sull’intero sistema, devo riconoscere è geniale. Mettiamo un compressore sul muso della capsula (la quale viaggia a folle velocità nel tubo quasi-sottovuoto) che prende l’aria compressa dal davanti e la butta dietro per produrre anche spinta. Così rimaniamo sempre ben al disotto del limite di Kantrowitz e beneficiamo anche della compressione che noi stressi creiamo nel tubo muovendoci (ovviamente ci serve un metodo per partire, ma questa è un’altra storia).

In pratica sarebbe come mettersi dentro una grande siringa che aspira dal davanti per spingere il pistone dal dietro. Il tutto ad oltre 1000 km/h.

WU

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