LE CERAMICHE ULTRA REFRATTARIE NEI SISTEMI DI PROTEZIONE TERMICA

The atmospheric reentry of a spacecraft poses a significant risk to the facility and any crew. Traveling at hypersonic speeds, as occurs during the re-entry phase, exposes the vehicle to high thermal stresses, which require an effective thermal protection system (TPS). A TPS must therefore be able to protect the vehicle from aerodynamic heating encountered during reentry. This work therefore aims to describe the various thermal protection systems and materials that can be used in TPS. In fact, materials are required that provide adequate thermal protection and with particular physical, thermal, mechanical and surface properties. Given their properties, ultra-high-temperature ceramics (UHTC) are suitable for protecting spacecraft from overheating due to the re-entry phase. The most promising candidates are hafnium diboride and zirconium diboride due to their unique combination of characteristics. Finally, methods of synthesis of these materials will be presented.

Il rientro atmosferico di un veicolo spaziale rappresenta un notevole rischio per la struttura e l'eventuale equipaggio. Viaggiare a velocità ipersoniche, come avviene durante la fase di rientro, espone il veicolo a stress termici elevati, che richiedono un efficace sistema di protezione termica (TPS). Un TPS deve quindi essere in grado di proteggere il veicolo dal riscaldamento aerodinamico incontrato durante il rientro. Il presente lavoro si pone quindi l’obiettivo di descrivere i vari sistemi di protezione termica e i materiali che possono essere utilizzati nei TPS. Si richiedono infatti materiali che forniscano un'adeguata protezione termica e con particolari proprietà fisiche, termiche, meccaniche e superficiali. Date le loro proprietà, le ceramiche ultra refrattarie (UHTC) risultano adatte per proteggere i veicoli spaziali dal surriscaldamento dovuto alla fase di rientro. I candidati più promettenti sono il diboruro di afnio e il diboruro di zirconio, grazie alla loro unica combinazione di caratteristiche. Verranno infine presentati dei metodi di sintesi di questi materiali.