Non spara proiettili, ma aria a diversi chilometri al secondo: è il "cannone" di 20 metri utilizzato nel primo test ipersonico dell'Instituto Superior Técnico, creato per riprodurre il rientro atmosferico e consentire la progettazione di veicoli spaziali con un'adeguata protezione termica
"Attraversare il Portogallo continentale da nord a sud in poco più di cinque minuti". È così che si può misurare la velocità raggiunta nel primo test ipersonico effettuato in condizioni reali dall'Istituto dei plasmi e della fusione nucleare (IPFN) dell'Instituto Superior Técnico dell'Università di Lisbona.
L'esperimento ha avuto luogo il 19 novembre ed è stato condotto nell'infrastruttura European Shock Tube for High Enthalpy Research (ESTHER), nel settore tecnologico e nucleare dell'IST, e "aiuterà a studiare fenomeni che si verificano solo quando si viaggia diverse volte al di sopra della velocità del suono".
Parlando con Euronews, Mário Lino da Silva, professore assistente presso l'Instituto Superior Técnico, descrive questa apparecchiatura come "una sorta di cannone lungo 20 metri", che "invece di sparare proiettili, spara aria a velocità di diversi chilometri al secondo".
Queste velocità, spiega, "vanno un po' oltre la nostra comprensione", in quanto possono raggiungere tra i 6 e gli 8 chilometri al secondo. Per rendere più riconoscibile questa dimensione, fa un paragone: "È come volare da qui a Setúbal in tre secondi, o andare da qui a Porto, circa 200 chilometri, in circa 30 secondi".
Secondo Mário Lino da Silva, l'aria che si muove a queste velocità estreme genera, a causa dell'attrito con l'atmosfera, "un'enorme palla di luce", un fenomeno che può essere facilmente riconosciuto dal grande pubblico attraverso un esempio naturale ben noto come le stelle cadenti.
Quando un meteorite entra nell'atmosfera terrestre, "entra a una velocità minima di 6 o 7 chilometri al secondo, e fino a decine di chilometri al secondo", spiega il ricercatore, osservando che l'attrito è così intenso che "disintegra completamente questi meteoriti e ci protegge", agendo come una barriera naturale.
Lo stesso principio si applica alle missioni spaziali. Proprio come un meteorite, "un veicolo spaziale con astronauti o robot, se non è adeguatamente protetto, si disintegra completamente nell'atmosfera". È proprio questo fenomeno che il laboratorio sta cercando di riprodurre in un ambiente controllato.
"Riproduciamo queste palle di fuoco e regoliamo il calore che emettono in modo che i veicoli spaziali possano essere progettati con un'adeguata protezione termica per non bruciare completamente nell'atmosfera", spiega il professore.
L'impianto è stato finanziato dall'Agenzia Spaziale Europea (Esa) per sostituire un'infrastruttura simile che esisteva in Francia negli anni '90. Secondo Mário Lino da Silva, questa sarà ora "la struttura ufficiale per testare i veicoli spaziali che entrano nei pianeti" ed è anche di importanza strategica nell'attuale contesto geopolitico.
"Assicura l'indipendenza europea nell'accesso allo spazio", afferma il ricercatore, sottolineando che per garantire questa autonomia, l'Europa deve padroneggiare non solo le tecnologie di lancio, ma anche "le tecnologie che ci assicurano di arrivare quaggiù in sicurezza".
Nel contesto dell'Hypersonic Plasma Laboratory (HTL) dell'IST, l'attenzione si concentra proprio su questa fase di ritorno sulla terraferma. "Poiché tutto ciò che sale deve scendere, qui ci occupiamo un po' del fenomeno della discesa", spiega.
Sebbene esistano altri shock tube in altri Paesi, questo si distingue per essere stato "finanziato ufficialmente dall'Agenzia Spaziale Europea" e per supportare direttamente le sue missioni.
"In termini di tubi d'urto, ci sono circa 10-15 installazioni in tutto il mondo, più o meno in questa categoria, perché ogni Paese o blocco di Paesi deve avere una di queste installazioni. Ce ne sono negli Stati Uniti, in Cina, in Russia, in Giappone, in India e così via", sottolinea Mário Lino da Silva.
Esistono anche altri shock tube nel resto d'Europa, ma non per lo stesso tipo di applicazioni. "Questo è per raggiungere le ipervelocità. Ci sono altri tubi d'urto, ce n'è uno in Germania che è più per l'aerodinamica, ma non raggiunge questa gamma di velocità", spiega il docente IST.
Il test ha permesso di generare nell'impianto un flusso ipersonico, che corrisponde a velocità cinque o più volte superiori alla velocità del suono, cioè Mach 5 o più, facendo raggiungere ai gas "temperature e pressioni estreme".