Un satellite innovativo vissuto nell’era dello Space Shuttle, pensato per volare cinque volte e riportato a terra integro dopo il suo primo – e unico – volo. Un satellite che ha vissuto undici difficilissimi mesi in orbita e ha messo a rischio la vita degli astronauti che l’hanno portato nello spazio, così come quella di coloro che sono andati a prenderlo, come abbiamo raccontato l’estate scorsa su Houston. Un satellite che si ripresenta alla scienza spaziale dopo più di vent’anni offrendo un’occasione quasi unica: studiare come lo spazio abbia danneggiato, modificato e alterato le sue componenti. L’idea è dell’Empa, un istituto di ricerca svizzero che si occupa di scienza e tecnologia dei materiali, e per realizzarla si sono serviti di una tecnica tutt’altro che nuova: i raggi X.
Eureca all’inizio della sua missione in orbita. Crediti: Nasa
Il potere penetrante dei raggi X e la loro caratteristica di essere assorbiti in maniera selettiva da diversi elementi li ha resi uno strumento d’indagine davvero versatile e diffuso. Molti di noi ne avranno fatto esperienza almeno una volta, sottoponendosi a una radiografia ortopedica o passando il bagaglio a mano ai controlli di sicurezza in aeroporto. I raggi X riescono a vedere attraverso le cose. Per questo nell’industria vengono utilizzati per compiere, ad esempio, i cosiddetti controlli non distruttivi, volti a ispezionare materiali, saldature, componenti meccanici per individuare difetti senza alterarli. È proprio questo il metodo che gli studiosi dell’Empa hanno voluto applicare ad Eureca, un satellite dell’Agenzia spaziale europea volato per poco meno di un anno in orbita bassa attorno alla Terra, fra il 1992 e il 1993.
Come dice il nome, lo European retrievable carrier, Eureca appunto, era un satellite pensato per volare, essere riportato a terra, e volare nuovamente, portando a bordo diversi esperimenti e sfruttando sempre il passaggio a bordo di uno Space Shuttle. Durante la prima missione, durata undici mesi in orbita, a Eureca è però successo di tutto: guasti agli strumenti scientifici, ai giroscopi, ai pannelli solari – tanto da decidere di recuperarlo e mandarlo in pensione. Per poi esporlo, alla fine del 2000, al Museo svizzero dei trasporti di Lucerna. Ma, al di là dei guasti evidenti che l’hanno segnato in quei mesi, qual è stato l’effetto del volo spaziale, dell’esposizione all’alta atmosfera e alle radiazioni sulla sua struttura?
Da Lucerna Eureca è stato portato a Dübendorf, dove hanno sede i laboratori dell’Empa. Il satellite è stato sottoposto per la prima volta ai raggi X nel 2016, ma i risultati dell’indagine sono stati pubblicati solo il mese scorso sulla rivista Acta Astronautica. Utilizzando un impianto che sfrutti i raggi X ad alta energia, i ricercatori sono riusciti a guardare attraverso tutto il satellite lungo cinque metri, alto tre metri e largo due metri e mezzo.
Le immagini radiografiche di Eureca mostrano i serbatoi di carburante e gas con residui della soluzione detergente e lo “scheletro” modulare del satellite. Crediti: Empa
«La nostra analisi copre diversi ordini di grandezza, dall’intera struttura portante del satellite alle indagini sui materiali su scala nanometrica», spiega Robert Zboray, ricercatore dell’Empa e primo autore dell’articolo. I ricercatori hanno riscontrato diversi difetti, come crepe nei montanti compositi e fratture e deformazioni negli strumenti scientifici. «I satelliti sono esposti a forti radiazioni, grandi sbalzi di temperatura e collisioni con particelle provenienti da meteoriti e detriti spaziali. I nostri metodi ci consentono di identificare i punti deboli, in particolare nei satelliti riutilizzabili».
Oltre all’esposizione all’ambiente spaziale, anche il lancio e l’atterraggio sono due momenti critici in cui un satellite, a causa delle intense vibrazioni, può danneggiarsi. Per capire con precisione quale sia l’evento che ha causato il danno, però, sono necessari ulteriori esperimenti. Soprattutto perché il tema delle tecnologie spaziali riutilizzabili oggi è più attuale che mai. Entro fine 2025, saranno oltre diecimila i satelliti in orbita attorno alla Terra e il numero cresce ogni anno. Assieme a questi, ci sono innumerevoli stadi di razzi, frammenti di vecchi satelliti e altri detriti spaziali che rappresentano un pericolo per i satelliti attivi e i voli spaziali con equipaggio umano. I satelliti riutilizzabili potrebbero contribuire a ridurre questa marea di detriti spaziali e tecniche a raggi X come quelle impiegate in questo studio potrebbero aiutare ad ottimizzarne la progettazione.
Per saperne di più:
- Leggi su Acta Astronautica l’articolo “Multi-scale and multi-energy non-destructive X-ray analysis of the European Retrievable Carrier (EURECA)” di Robert Zboray, Claudia Roeoesli, Alexander Flisch, Mathieu Plamondon, Rolf Kaufmann, Carina von Deschwanden, Kai Zweiacker, Thomas Lüthi, Tobias Bandi, Grégoire Bourban, Volker Gass, Damian Amstutz, Alex Dommann e Antonia Neels
- Ascolta l’episodio di Houston “Eureca, quattro tonnellate e mezzo di problemi”, su Apple Podcasts, su Spotify o su YouTube.