in assenza di gravità
Ricercatori dell’ENEA in volo
parabolico studiano i sistemi di raffreddamento per satelliti e stazioni
spaziali
Per studiare la trasmissione del calore in assenza di gravità i ricercatori
dell’ENEA hanno galleggiato nell’aria all’interno di un Airbus A300, proprio
come fanno gli astronauti. L’impresa scientifica è stata compiuta da quattro
ricercatori che si sono prestati ad effettuare le attività di sperimentazione su
di un volo parabolico a gravità zero.
La ricerca sui sistemi di raffreddamento necessari per il buon funzionamento di
satelliti e stazioni spaziali in condizioni di assenza di gravità è stata
condotta nell’ambito del progetto MANBO, finanziato dall’ESA - Agenzia Spaziale
Europea. Insieme all’ENEA partecipano al progetto le Università di Tolosa, Pisa,
Darmstadt, Marsiglia, Bruxelles, la École Polytechnique Fédérale di Losanna, e
le industrie Astrium, Thales Alenia Space, Hephaestus, Absolute System e Air
Liquide.
L’esperimento è stato condotto a bordo di un Airbus A300, un aereo della
compagnia francese Novespace, opportunamente modificato per l’esecuzione di voli
parabolici (per un totale di 90 parabole effettuate, 30 al giorno per 3 giorni),
che opera sui cieli delle Francia con base di partenza a Bordeaux. Questa
campagna sperimentale, che riprende e sviluppa gli studi sui fenomeni
dell’ebollizione in assenza di gravità già effettuati dall’ENEA nelle precedenti
campagne sperimentali, (cinque campagne di voli parabolici effettuati dal 2004
al 2008), si pone l’obiettivo di analizzare i dati relativi alla quantità di
calore che viene trasferito in ebollizione in condizioni di assenza di gravità,
ottenendo risultati determinanti per la progettazione di scambiatori di calore
nelle stesse condizioni di assenza di gravità.
In ciascuna parabola, la durata delle condizioni di assenza di gravità è stata
di circa 20 secondi, nel corso dei quali è stato possibile raccogliere i dati
sperimentali grazie ad una innovativa strumentazione hi-tech dell’ENEA.
Attraverso queste apparecchiature, dotate di sistemi di automazione e sensori
miniaturizzati avanzati, nonché di telecamere veloci, sono stati analizzati i
fenomeni di ebollizione che si instaurano nei circuiti di raffreddamento di
componenti e satelliti spaziali caratterizzati da elevati carichi termici che è
necessario rimuovere per evitare indesiderati surriscaldamenti locali. Lo studio
dell’effetto del livello della gravità sui fenomeni di ebollizione permetterà un
avanzamento tecnologico nella capacità di progettazione di scambiatori per
applicazioni sia spaziali, come satelliti per telecomunicazione, stazione
spaziale internazionale, razzi vettori a combustibile liquido, dove è richiesto
lo smaltimento di elevati carichi termici, sia per applicazioni terrestri nel
campo del raffreddamento di vari componenti elettronici.
Per questi studi vengono utilizzati tubi in pyrex di dimensioni millimetriche, trattati con uno speciale rivestimento metallico di ITO (Indium-Tin-Oxide, ossido di Indio e Stagno), di spessore nanometrico, che consente sia di generare il riscaldamento del fluido portandolo all’ebollizione, sia di studiarne il fenomeno visualizzabile all’interno del tubo. A seguito dell’elaborazione dei risultati di questa campagna sperimentale di volo parabolico, ne è prevista un’altra nell’autunno 2014.