Nella foto, un contenitore di plastica piegato in stile origami ideato dai ricercatori della Wsu per contenere carburante per future missioni spaziali. Crediti: Wsu
Creato con una tecnica ispirata all’origami e realizzato con un tipo di polimero plastico super resistente, che non si crepa se sottoposto alle più gelide temperature, l’innovativo serbatoio per carburante ideato da un gruppo di ricercatori della Washington State University potrebbe risolvere un problema non trascurabile dei viaggi spaziali: quanto carburante trasportare e come immagazzinarlo? Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Cryogenics.
Nella progettazione di una missione spaziale, il peso del carico è una variabile fondamentale che incide notevolmente sul costo totale. Di quanto propellente dotare una navicella e dove stivarlo sono due sfide che da sempre limitano ampiamente i viaggi spaziali. Le opzioni sono due: viaggi più brevi con un carico maggiore (compresi gli strumenti scientifici), o una minor quantità di merce a bordo per missioni di lunga durata.
Di tentativi, in quarant’anni, ne sono stati realizzati diversi ma le temperature lassù nello spazio profondo sono proibitive. Ogni sorta di contenitore, sacca o palloncino è stato un fallimento già in fase di test, resistendo al massimo a 5 cicli di sollecitazioni, perché i combustibili liquidi necessari per viaggiare nello spazio richiedono temperature estremamente basse.
Il team guidato da Kjell Westra e Jake Leachman ha iniziato a studiare la tecnica origami negli anni ’80 e ’90 con l’idea di sfruttarne le forme complesse e il comportamento meccanico. Le pieghe dell’origami distribuiscono uniformemente le sollecitazioni sul materiale, rendendolo meno fragile. Utilizzando un sottile foglio di plastica Mylar e le geometrie Yoshimura/Kresling, Westra e i collaboratori del laboratorio Hydrogen Properties for Energy Research hanno deciso di applicare l’arte giapponese del piegare la carta per sviluppare un serbatoio per carburante. Un bel tutorial su YouTube e il gioco è fatto… o quasi.
Il particolare materiale di plastica è stato piegato a forma di “mantice”, è stato poi testato in azoto liquido a circa -196 °C. Il contenitore in stile origami è stato stropicciato, schiacciato e sollecitato in condizioni di gelo estremo almeno cento volte, senza rompersi. Nessuna perdita o crepa. I test per l’effettiva messa in produzione di un oggetto simile sono ancora molti: il prossimo passo è quello di usare l’idrogeno liquido, per valutare come si possa immagazzinare ed espellere mettendo a confronto il serbatoio plastico a origami con i sistemi attualmente in uso, di metallo e molto più lenti nel funzionamento.
L’arte dell’origami era già stata sfruttata in astronautica anche l’anno scorso, da un altro team dell’università di Washington che progettava “arti retrattili” come punto di partenza per la costruzione di sistemi di atterraggio dei razzi riutilizzabili, così da ridurre gli effetti dell’impatto con il suolo.
Per saperne di più:
- Leggi su Cryogenics l’articolo “Compliant Polymer Origami Bellows in Cryogenics”, di Kjell Westra, Francis Dunne, Stasia Kulsa, Mathew Hunt e Jacob Leachman