Nuova campagna sperimentale dell’Enea in assenza di gravità

Studio di sistemi di raffreddamento dei fluidi in movimento per applicazioni spaziali

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Per il corretto funzionamento di satelliti e stazioni spaziali è necessario mettere a punto efficienti sistemi di trasferimento del calore che possano operare anche nello spazio: è questo l’obiettivo di una nuova campagna di volo parabolico condotta dai ricercatori ENEA a bordo dell'Airbus A300 della compagnia francese Novespace.
Quattro ricercatori ENEA, insieme ad altri scienziati europei, hanno infatti galleggiato nell'aria durante le parabole dell'Airbus, nelle quali si realizzano intervalli di circa 20 secondi a gravità zero, per effettuare esperimenti in assenza di gravità.
Gli esperimenti ENEA hanno riprodotto un classico fenomeno di ebollizione che avviene in un circuito di raffreddamento in uso su componenti e satelliti spaziali, e che consentirebbe di asportare il calore dove è necessario tramite un liquido a circolazione forzata (grazie ad una pompa).
La peculiarità di questa nuova campagna sperimentale, che prosegue gli studi già realizzati dall’ENEA nelle precedenti campagne (sei campagne di volo parabolico effettuate dal 2004 al 2013), consiste nel fornire artificialmente al fluido refrigerante un campo elettrico, tramite un elettrodo collocato al centro della tubazione, che ha la funzione di sostituire la forza di gravita assente in condizione di gravità zero con le forze del campo elettrico.
 
Questa sperimentazione rappresenta una novità assoluta negli studi sui fluidi in movimento perché al fluido refrigerante viene fornito artificialmente un campo elettrico tramite un elettrodo collocato al centro della tubazione, che ha la funzione di sostituire la forza di gravità assente in condizione di gravità zero con le forze del campo elettrico.
L’obiettivo è controllare, tramite il campo elettrico, il fenomeno dell'ebollizione che avviene nel circuito di raffreddamento in modo da poterlo gestire in maniera simile a quanto si riesce a fare a terra.
Questa sperimentazione rende possibile progettare lo scambiatore di calore sulla base delle conoscenze derivanti dal funzionamento a terra.
Tutti i dati sperimentali sui fenomeni di ebollizione sono stati raccolti dall’ENEA tramite sistemi hi-tech di automazione, sensori miniaturizzati avanzati e telecamere veloci: queste informazioni sono fondamentali per l’avanzamento tecnologico nella capacità di progettazione di scambiatori di calore per applicazioni spaziali, dai satelliti per telecomunicazioni alla Stazione Spaziale Internazionale.
 
I test condotti a bordo dell’Airbus A300 (sono state eseguite 90 parabole, 30 al giorno per 3 giorni), sono stati effettuati nei cieli della Francia con base di partenza a Bordeaux.
Gli esperimenti sono stati condotti nell’ambito del progetto MANBO, finanziato dall'Agenzia Spaziale Europea, ESA.
Insieme all’ENEA partecipano al progetto le Università di Tolosa, Pisa, Darmstadt, Marsiglia, Bruxelles, la École Polytechnique Fédérale di Losanna, e le industrie Astrium, Thales Alenia Space, Hephaestus, Absolute System e Air Liquide.