La protezione dalle radiazioni spaziali
In seguito al trend nell’ingegneria spaziale verso la riduzione dei costi, la scelta di componenti elettronici disponibili sul mercato nei satelliti è diventata una pratica comune. Tuttavia, le particelle ionizzanti nel duro ambiente spaziale danneggerebbero i componenti elettronici non adatti a queste condizioni, limitando l’efficacia delle funzioni principali del satellite. Per fornire una protezione sufficiente ai dispositivi elettronici, una struttura di alloggiamento attenuerebbe le radiazioni. Con i costi elevati dell’invio in orbita dei satelliti, il volume delle strutture di alloggiamento elettroniche deve essere mantenuto al minimo. Sotto questa luce, i ricercatori del progetto SIDER (“Radiation shielding of composite space enclosures”) hanno proposto l’utilizzo di materiali compositi leggeri. È stato dimostrato in altre applicazioni aerospaziali, che i materiali compositi possono ridurre enormemente i costi e le loro proprietà fisiche sono altamente personalizzabili. Il progetto SIDER ha studiato due percorsi diversi per produrre materiali compositi. Il primo utilizza materiali nano-conduttivi e il secondo integra una pellicola di tungsteno (ad alta densità) su una plastica rinforzata in fibra di carbonio (CFRP). Utilizzando simulazioni al computer, il team ha progettato e ottimizzato una struttura per alloggiare l’elettronica come parte del satellite. Sono state considerate due orbite/missioni diverse: l’orbita geosincronica e l’orbita terrestre bassa. È stato infine ottenuto un enorme risparmio del 18 % rispetto ai pannelli di alluminio tradizionali. Inoltre, la soluzione protettiva sviluppata dai ricercatori di SIDER permette notevoli riduzioni di massa, mantenendo un’integrità strutturale per i carichi in accelerazione e fornendo una protezione adeguata dalle radiazioni. La validità dei modelli teorici è stata valutata secondo i test delle radiazioni e le simulazioni fisiche dell’interazione delle radiazioni spaziali con gli alloggiamenti per i componenti elettronici. I dati sperimentali sono in linea con quelli delle simulazioni, e hanno dimostrato le prestazioni migliorate dei nuovi compositi rispetto all’alluminio. I composti di SIDER con le prestazioni di protezione migliorate avranno un grande impatto sulla competitività dei produttori di compositi dell’UE e sull’industria spaziale dell’UE. Mediante la notevole riduzione del peso del carico, vengono diminuiti i costi del carburante e quelli operativi, migliorando la capacità di esplorare ulteriormente lo spazio. Questo dovrebbe facilitare lo sviluppo di nuove soluzioni nei mercati dell’energia, della salute e di quelli relativi.
Parole chiave
Radiazioni spaziali, protezione dalle radiazioni, scudo, ingegneria spaziale, elettronica, satelliti, particelle ionizzanti, spazi delimitati, materiali composti, aerospazio, materiali nano-conduttivi, fibra di carbonio, alluminio, peso di carico
