Gli otto minuti di fuoco degli astronauti: attraverseranno la fascia di atmosfera critica più velocemente ma subiranno un carico termico più intenso
Quando la capsula Orion della missione Artemis 1 è rientrata sulla Terra nel dicembre 2022, tutto è sembrato funzionare perfettamente: ammaraggio preciso nel Pacifico, missione completata, grande successo mediatico. Eppure, una volta recuperato il veicolo, gli ingegneri della Nasa hanno scoperto qualcosa di inatteso proprio nel suo «scudo termico», cioè il sistema che protegge la capsula dalle temperature estreme del rientro atmosferico.
Durante il rientro da una missione lunare, Orion affronta condizioni molto più severe rispetto a una normale navicella in orbita terrestre: la velocità sfiora gli 11 km/s (circa 39.000 km/h) e le temperature possono arrivare a circa 2.700 °C. Per resistere a queste condizioni estreme, la capsula utilizza uno scudo termico ablativo, un materiale che si consuma e si sfalda in modo controllato, smaltendo contemporaneamente le enormi quantità di calore assorbito.
Nel corso dell’analisi della capsula rientrata con Artemis 1, la Nasa ha osservato che alcune porzioni dello scudo si erano staccate in frammenti più grandi del previsto, un fenomeno definito «spalling». In altre parole, invece di consumarsi in modo uniforme e graduale, alcune parti si erano «scheggiate», e quindi lo scudo termico si era consumato in modo disomogeneo. Questo fenomeno, pur non avendo messo in pericolo la missione, poiché lo scudo termico aveva ampi margini di sicurezza, ha sollevato interrogativi importanti: perché il materiale si è comportato in questo modo inatteso? Cosa potrebbe succedere in una missione con equipaggio?
Le indagini hanno indicato che una delle cause principali era legata al profilo di rientro scelto. Orion non è rientrata con una traiettoria diretta. Ha utilizzato una tecnica chiamata skip reentry, cioè un rientro «a rimbalzo»: la capsula entra nell’atmosfera, risale leggermente e poi rientra una seconda volta. Questo approccio serve a distribuire meglio le forze e ridurre le accelerazioni sull’equipaggio e i carichi strutturali.
Tuttavia, proprio questa manovra ha esposto lo scudo a cicli termici particolarmente complessi: riscaldamento, raffreddamento, e poi di nuovo riscaldamento. Questo «stress termico» ciclico sembrerebbe aver contribuito alla disomogeneità del consumo del materiale con cui è costruito lo scudo termico.
Per Artemis II, la prima missione con equipaggio, la Nasa ha deciso di modificare il profilo di rientro, rendendolo più diretto, quindi in parole semplici più «verticale» (tecnicamente si tratta di un angolo di rientro più ripido, più costante e meno “rimbalzato”). Questo comporta diversi vantaggi:
- un’unica fase di riscaldamento – più intensa ma più prevedibile
- meno cicli termici
- un comportamento dello scudo termico più vicino a quello previsto dai modelli numerici
La modifica del profilo di rientro è stata basata sui dati reali raccolti da Artemis 1, ed è considerata una soluzione affidabile perché, oltre a semplificare il regime termico, riduce le incertezze legate ai cicli caldo-freddo. Gli astronauti dunque attraverseranno più rapidamente la fascia atmosferica più critica e il tempo di esposizione nelle condizioni che avevano causato il danneggiamento dello scudo si ridurrà a circa otto minuti (contro i 14 di Artemis 1). Non si tratterà tuttavia di un rientro «più dolce»: al contrario, per alcuni minuti il carico termico sarà persino più intenso di quello che ha caratterizzato il rientro di Orion in Artemis 1, ma concentrato in un’unica fase, evitando i cicli caldo-freddo del profilo precedente.
La Nasa sta comunque lavorando a una versione migliorata dello scudo termico per le missioni successive, incluse Artemis 3 e 4 (quest’ultima è quella che dovrebbe riportare gli astronauti sulla superficie lunare). Gli obiettivi di questo nuovo sviluppo sono di migliorare la resistenza del materiale, rendere più prevedibile il comportamento ablativo e ridurre i fenomeni del consumo disomogeneo.
*Paolo Tortora è professore di Sistemi spaziali all’Università di Bologna e membro del Comitato tecnico scientifico dell’Agenzia spaziale italiana
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8 aprile 2026 ( modifica il 10 aprile 2026 | 09:27)
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