29/09/2025
È stato lanciato verso la Stazione Spaziale Internazionale l’esperimento WINTERTIME, destinato a studiare i meccanismi di invecchiamento dell’interfaccia fibra/matrice nei materiali compositi ceramici ultra-refrattari, candidati come protezioni termiche riutilizzabili di nuova generazione per i viaggi ipersonici. Questo esperimento offrirà nuove conoscenze alla ricerca scientifica italiana e nuove opportunità al settore industriale aerospaziale.
La trentunesima missione commerciale di rifornimento di NASA con SpaceX (NASA’s SpaceX 31st commercial resupply mission), che trasporta oltre 2.700 chilogrammi di rifornimenti per il laboratorio orbitante, inclusi i 15 materiali candidati dal programma AO-2020-Euromaterialageing, è avvenuta con successo.
Il giorno 4 novembre 2024, la navetta spaziale SpaceX Dragon è decollata alle 21:29 (ora locale), a bordo del razzo Falcon 9 dell’azienda, dal Complesso di Lancio 39A presso il Kennedy Space Center della NASA in Florida (video).
Come da programma, la navetta spaziale è attraccata autonomamente il 5 novembre intorno alle 10:15 dal porto anteriore del modulo Harmony della Stazione Spaziale.
L’esperimento di invecchiamento dei materiali è solo uno delle centinaia di esperimenti condotti a bordo del laboratorio orbitante. Tali ricerche sono a beneficio dell’umanità e pongono le basi per l’esplorazione futura da parte degli esseri umani, attraverso la campagna Artemis dell’agenzia, che invierà gli astronauti sulla Luna per prepararsi a future spedizioni verso Marte.
L’Agenzia Spaziale Europea, in collaborazione con il Centro Nazionale Francese di Studi Spaziali (CNES), nell’ambito del bando AO-2020-Euromaterialageing, finanziato con circa 4 milioni di euro, hanno selezionato 128 progetti proponenti materiali innovativi candidati per un applicazione spaziale che necessitano di test di invecchiamento in orbita bassa terrestre. Il laboratorio ESTEC ha realizzato una campagna di test atta a verificare che i materiali avessero i requisiti di sicurezza per essere lanciati sulla stazione spaziale internazionale (ISS) ed essere manipolati dagli astronauti. Solo 15 materiali hanno superato questa fase di verifica. Utilizzando le nuovissime piattaforme SESAME e BARTOLOMEO, i materiali dei 15 progetti finalisti sono attualmente esposti alle condizioni severe dell’atmosfera bassa terrestre e l’esperimento sarà protratto fino al 5 dicembre 2025.
L'Istituto di scienza, tecnologia e sostenibilità per lo sviluppo dei materiali ceramici del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Issmc) sta partecipando a questa straordinaria opportunità con lo scopo di studiare l’effetto della radiazione spaziale, la reazione con l’ossigeno atomico, i ripetuti cicli termici e il potenziale impatto dei detriti sulla nuova classe di materiali a matrice ceramica ultra-refrattaria (UHTCMC) progettata e sviluppata al Cnr-Issmc di Faenza. I materiali sono stati brevettati dal CNR e studiati fino ad un TRL 5/6 durante il progetto europeo C3harme e infine la tecnologia è stata trasferita allo spin-off del CNR K3RX s.r.l. I materiali sono candidati come potenziali scudi termici riutilizzabili di veicoli spaziali per il rientro in atmosfera a velocità ipersonica.
Verrà analizzata in modo approfondito la relazione tra microstruttura e proprietà meccaniche. L’accento sarà posto sull’evoluzione dell’interfaccia fibra/matrice, sulle proprietà meccaniche post invecchiamento. Sono stati prodotti provini che simulassero una protezione termica appena prodotta e una che ha già subito il rientro in atmosfera a velocità mach 5. Questo è stato possibile grazie al partner del progetto Università di Napoli Federico II (UNINA) e al gruppo di propulsione del dipartimento di ingegneria aerospaziale e alla loro facility SPES (Small Planetary Entry Simulator).
La motivazione a partecipare al programma EMA 2020 è stata stimolata dalla necessità di studiare gli effetti a lungo termine in LEO di questi nuovi materiali. La validazione come protezioni termiche per veicoli spaziali degli UHTCMC, realizzati per sinterizzazione, è stata effettuata TPS per veicoli spaziali fino a TRL 5-6 a temperature superiori a 2000 °C. Infatti, la capacità di questi materiali di poter rientrare dall’atmosfera dopo un periodo così lungo in condizioni LEO senza perdere proprietà strutturali è ancora sconosciuta. Questa indagine è una grande sfida e un’opportunità per ottenere informazioni cruciali su questa nuova classe di materiali.
La navetta Dragon rimarrà sulla Stazione Spaziale fino al 5 dicembre 2025, quando lascerà il laboratorio orbitante e farà ritorno sulla Terra con i materiali del programma AO-2020-Euromaterialageing. Dopo una serie di controlli da parte del laboratorio ESTEC i campioni di UHTCMC faranno ritorno al CNR-ISSMC di Faenza per un’analisi approfondita delle modifiche microstrutturali del materiale dopo l’invecchiamento.
Inoltre, il team del Cnr-Issmc annuncia che il 2 ottobre 2025 interverrà presso l’International Astronautical Congress (IAC) a Sydney per presentare il progetto WINTERTIME e i risultati della campagna di test effettuati sui materiali per essere accettati sulla ISS.
Per informazioni:
Luca Zoli
Cnr-Issmc
Via Granarolo 64, 48018, Faenza
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054/6699763