Rivestimenti di nuova generazione per i veicoli spaziali
Il mercato degli OSR è attualmente dominato dagli OSR al quarzo e, in misura decisamente inferiore, dalle lamine in argento/Teflon. Con i suoi OSR metamateriali (meta-OSR), il consorzio META-REFLECTOR offre il meglio di entrambe le soluzioni: la durata nello spazio degli OSR al quarzo con la flessibilità e facilità di utilizzo delle lamine Ag/FEP. «Gli OSR al quarzo tendono a rompersi durante l’applicazione e non sono compatibili con pannelli del radiatore curvi o flessibili; la sola alternativa commerciale (lamine Ag/FEP), sebbene sia più facile da gestire e applicare, non invecchia bene nell’ambiente spaziale. Per di più, entrambe le tecnologie mantengono un’elevata emissività persino a basse temperature, che è causa di perdite di calore durante le eclissi», dice Lucia Amorosi, responsabile di progetto presso Thales Alenia Space e coordinatrice di META-REFLECTOR. I rivestimenti meta-OSR, invece, hanno il potenziale di eliminare questi problemi. Grazie all’uso di ossidi metallici termocromici, mostrano persino una emissività variabile in base alla temperatura, che consente a sua volta notevoli risparmi di energia. Inoltre, la tecnologia si basa interamente su rivestimenti inorganici durevoli e omologati per lo spazio e può essere applicata a materiali flessibili a film sottile. A differenza degli OSR al quarzo, che sono prodotti depositando uno strato metallico continuo sulla seconda superficie (rivolta verso il radiatore) di mattonelle di quarzo, i meta-OSR sono prodotti depositando un rivestimento di metamateriale metallo/dielettrico sulla superficie esterna (rivolta verso lo spazio) di lamine polimeriche. «Usiamo il termine “metamateriale” per indicare che uno degli strati del rivestimento è configurato in una schiera 2D di nano-antenne. Questa configurazione è ottenuta mediante nano impressione litografica, una tecnica che è facilmente scalabile per grandi superfici con costi ragionevoli», spiega Amorosi. In aggiunta a questo rivestimento, la squadra potrebbe anche dimostrare un radiatore intelligente usando una progettazione simile del metamateriale. Questa progettazione consente la messa a punto del raffreddamento radiativo del veicolo spaziale usando un altro tipo di ossido metallico. La strada verso la commercializzazione Anche se la tecnologia ha soddisfatto del tutto le aspettative iniziali del consorzio, Amorosi ammette che serve ancora del lavoro prima di poterla immettere sul mercato. «È necessario ulteriore lavoro di R&S per fabbricare basette che soddisfino del tutto i requisiti termo-ottici dell’applicazione», fa notare. Quando questo processo sarà completato, OSR flessibili e durevoli nello spazio con emissività variabile in base alla temperatura saranno finalmente disponibili per i costruttori di satelliti e veicoli spaziali. Visto che i meta-OSR possono essere applicati su lamine estremamente sottili, la squadra prevede un’ampia gamma di applicazioni spaziali, dallo speciale isolamento multistrato MLI alle vele solari, coperture termiche per antenne e strutture gonfiabili di diversi tipi e per differenti usi. «In linea di principio, i meta-OSR potrebbero essere usati anche in applicazioni terrestri, come per esempio tetti super freddi per edifici efficienti sotto il profilo energetico. In questo caso la difficoltà principale è tuttavia rappresentata dal costo relativamente alto della tecnologia», afferma Amorosi. Ora che META-REFLECTOR è terminato, il consorzio sta attivamente cercando nuove opportunità di finanziamento per completare lo sviluppo della tecnologia e costruire dimostratori che soddisfino del tutto i requisiti dell’applicazione. Amorosi prevede che la tecnologia inizierà a essere integrata nei veicoli spaziali nel corso dei prossimi 5 anni.
Parole chiave
META-REFLECTOR, metamateriali, OSR, riflettore solare ottico, radiatore intelligente, quarzo, ossidi metallici termocromici, veicolo spaziale, satellite, peso
