Studio della tecnologia degli scudi termici per applicazioni spaziali

L’elaborato ha lo scopo di analizzare i cambiamenti di maggiore interesse che hanno subito e che continuano a subire gli scudi termici per il rientro in atmosfera, al fine di far emergere come gli ultimi progressi stiano ponendo le basi per missioni spaziali sempre più ambiziose. In particolar modo si pone l’accento su alcuni casi sperimentali che vedono la messa in campo di materiali e tecnologie atte a rinnovare il modo di progettare gli scudi di protezione termica. Al fine di far emergere al meglio le potenzialità di questa tecnologia nel prossimo futuro, vengono approfondite per la prima parte dell’elaborato le capacità dei modelli ablativi, di largo impiego ancora oggi, confrontandoli brevemente con il modello ad isolamento refrattario. Dal rapporto dei due modelli si noterà come i principali svantaggi siano legati nel primo caso all’essere monouso e che debbano essere sostituiti dopo ogni missione, mentre dall’altra parte il secondo può essere più pesante degli scudi ablativi e richiedere manutenzioni frequenti. Dall’analisi comparativa si evince che le due tipologie possano anche essere adoperate come l’una, l’integrazione dell’altra. La seconda parte si fonda sulla ricerca di scudi più performanti, tali da poter essere riutilizzati sfruttando allo stesso tempo compattezza, leggerezza e adattabilità. Lo sviluppo di scudi termici gonfiabili permette di rendere più efficiente lo spazio utilizzato soprattutto per missioni che richiedono più capacità di carico e allo stesso tempo diminuzione dei costi di lancio. In particolare, si farà maggiormente riferimento al caso del Low-Earth Orbit Flight Test Inflatable Decelerator (LOFTID), in maniera tale da comprendere i punti focali per migliorare il rientro in atmosfera. Uno dei principali punti di interesse è l’implementazione di una superficie gonfiabile e grande abbastanza da rallentare la discesa della navicella a cui è collegato, riuscendo così a diminuire l’ingombro e la massa dello scudo senza però dover mettere a rischio la sicurezza delle sonde. D’altra parte, è importante sottolineare che gli sviluppi riportati mirano a dimostrare la possibilità dell’utilizzo di questa tecnologia non limitandola all’orbita bassa terrestre, ma estendendola a viaggi di navicelle con equipaggio umano a bordo. La conclusione è rivolta agli ultimi progressi degli scudi termici in ulteriori campi, andando dai sistemi di raffreddamento alla produzione di materiali altamente avanzati, così da comprendere come possono essere integrati con la tecnologia già collaudata.