I sistemi di protezione termica in grado di prendere il calore
I sistemi di controllo termico sono costituiti da materiali progettati per mantenere tutti i componenti del veicolo entro i limiti di temperatura tollerabili durante le varie fasi della missione. Nonostante la variazione di carichi termici e ambienti termici, tutti questi sistemi utilizzano materiali o rivestimenti ad alta emissività per garantire la massima reiezione del calore in entrata. Il progetto THOR (Innovative thermal management concepts for thermal protection of future space vehicles), finanziato dall’UE, è stato lanciato per promuovere nuovi concetti di controllo termico. In particolare, quattro nuovi concetti saranno verificati da numerosi test in condizioni realistiche di ingresso nell’atmosfera. Due concetti sono basati sulla minimizzazione dei gradienti termici trasferendo il calore in modo efficiente da superfici altamente caricati a componenti meno caricati della navicella. Con l’uso di nuovi materiali compositi a matrice ceramica (CMC) con fibre di carbonio conduttive integrate, i partner THOR lavorano sulla massimizzazione dello scambio di calore attraverso conduzione l’irradiazione del calore. Il raffreddamento attivo è la caratteristica fondamentale degli altri due concetti THOR. Questi sistemi di controllo termico combinano diversi metodi per la protezione termica, compreso il raffreddamento per traspirazione delle superfici esterne dei velivoli spaziali e il raffreddamento convettivo basati su una struttura a sandwich costituita da una pelle CMC e un nucleo in schiuma ceramica. Per ciascun concetto, i modelli vengono progettati e realizzati per essere testati nelle strutture ad arco riscaldate e galleria del vento dei partner THOR in Germania e Giappone. Un livello di preparazione tecnologica maggiore di due dovrebbe essere conseguito per i nuovi concetti di controllo termico per la fine del progetto. Il progetto THOR contribuirà a mantenere la leadership europea nella protezione termica, migliorando sensibilmente le prestazioni aerodinamiche e il controllo del percorso di volo per il rientro nell’atmosfera terrestre dal volo orbitale. Le stesse tecnologie sarebbero vantaggiose per i veicoli di trasporto ipersonici, in particolare quando ha lanciato tramite propulsione a razzo.
Parole chiave
Protezione termica, veicoli spaziali, ingresso nell’atmosfera, compositi a matrice ceramica, trasporto ipersonico
