Anni di preparazione, e il finale è finito in sei minuti. Questo mese un razzo sonda lancerà due esperimenti dell'ESA a un'altitudine di 260 km per fornire sei minuti di assenza di gravità durante la caduta libera sulla Terra.

I razzi che trasportano i satelliti in orbita vengono generalmente lanciati da siti intorno all'equatore, come lo spazioporto europeo di Kourou, Guiana francese. Esistono alternative per gli esperimenti in microgravità e l'ESA esegue campagne Maser dall'Esrange Space Center in Svezia, sparando in cielo 400 kg di attrezzatura scientifica.

La campagna di quest'anno ospiterà indagini che esamineranno i dettagli più fini della fusione dei metalli e il modo in cui i fluidi evaporano.

Evaporazione di nano-liquidi

Il controllo della temperatura è una preoccupazione costante per gli ingegneri sulla Terra, ma ancor di più nello spazio dove l'ambiente estremo richiede soluzioni innovative per mantenere le attrezzature e gli astronauti alla giusta temperatura.

L'esperimento ARLES (Advanced Research on Liquid Evaporation in Space) indaga su come i liquidi evaporano in condizioni di microgravità. La ricerca si concentra sulla comprensione di come i liquidi possono essere utilizzati al meglio per trasferire il calore e potrebbero aiutare a migliorare i sistemi di controllo termico nello spazio.

L'esperimento evaporerà ripetutamente goccioline inferiori a 10 microlitri in condizioni di microgravità in diverse condizioni, inclusa l'aggiunta di un campo elettrico al mix, per vedere come si comportano. I video a infrarossi e gli interferometri registrano il processo che i ricercatori di tutto il mondo devono analizzare.

Un liquido includerà nanoparticelle di grafene, un materiale di particolare interesse per la comunità scientifica. L'esperimento aumenterà anche la comprensione di come le nanoparticelle nel fluido rivestono le superfici mentre il fluido evapora.

Daniele Mangini, Il coordinatore scientifico dell'ESA per l'esperimento afferma:"Questa tecnica potrebbe essere un nuovo modo di creare rivestimenti intelligenti, membrane e sensori e persino creare nanostrutture complesse. Le nanoparticelle sono difficili da testare nell'ambiente chiuso della Stazione Spaziale Internazionale, quindi una campagna missilistica sonora è l'ideale per questo esperimento.

"L'assenza di peso è necessaria per questa analisi. Sulla Terra, la gravità fa sì che i depositi si diffondano in modo non uniforme, che è spesso dannoso per le applicazioni. È più difficile indagare i fenomeni sottostanti perché molti effetti, come la sedimentazione, la termocapillarità e la convezione naturale rendono difficile concentrarsi su ciò che ci interessa ricercare.

"I sei entusiasmanti minuti in microgravità consentiranno al team scientifico di districare i processi, aiutando a comprendere le firme caratteristiche durante la deposizione di nanoparticelle e l'autoassemblaggio".

Cristalli metallici in crescita

Nel secondo esperimento dell'ESA, le particelle verranno anche aggiunte a una lega di metallo fuso per migliorare le proprietà risultanti. L'esperimento XRMON è un volantino ricorrente sui razzi sonda e sta studiando come si formano le leghe metalliche, cercando di migliorare i materiali che utilizziamo nella nostra vita quotidiana.

In questa quattordicesima campagna Maser un pezzo di lega di alluminio-rame dello spessore di 0,2 mm verrà fuso e quindi solidificato in assenza di gravità. Un raggio di raggi X illuminerà il campione di metallo e una telecamera lo registrerà, simile a una radiografia medica.

"Insegniamo come i metalli si solidificano agli studenti dell'università, e questo ci permette davvero di vederlo accadere, in assenza di gravità", afferma il coordinatore scientifico dell'ESA per questo esperimento Wim Sillekens.

I ricercatori sono interessati a come si formano le microstrutture quando il metallo si solidifica.

"Sulla terra, i cristalli in questa lega saliranno nel liquido mentre si formano, un po' come i cristalli di ghiaccio d'acqua diventano cubetti di ghiaccio e salgono in cima alla tua bevanda, "continua Wim, "in assenza di gravità non c'è galleggiamento - nello spazio un cubetto di ghiaccio rimarrebbe sospeso nella tua bevanda - permettendoci di indagare più facilmente sul processo di formazione dei cristalli".

L'esperimento XRMON è stato eseguito sulla campagna Maser 12 nel 2012, e poi sulla campagna Maser 13 nel 2015, ma con parametri diversi che consentono ai ricercatori di confrontare i dati e la lega fusa per migliorare ulteriormente le tecniche.

I piedi per terra

Il razzo Maser impiega solo 45 secondi per lasciare l'atmosfera e atterra sulla Terra in meno di 15 minuti. I paracadute si dispiegano per ridurre l'impatto dell'atterraggio a 30 km/h nel deserto della Svezia.

Antonio Verga, Il capo dell'ESA dei carichi utili e delle piattaforme non della Stazione Spaziale, dice "Gli elicotteri riporteranno gli esperimenti a Esrange e l'intero processo sarà completato in due ore, ma i risultati unici in genere danno molti anni di dati da elaborare e analizzare!"

I voli fanno parte del programma SciSpace dell'ESA che consente ai ricercatori di eseguire esperimenti con gravità alterata, dall'ipergravità alla Stazione Spaziale Internazionale, per studiare il nostro Universo e migliorare la tecnologia che usiamo nello spazio e nella vita di tutti i giorni. Un'altra campagna missilistica si terrà nell'ottobre di quest'anno.

Un'altra piattaforma per la sperimentazione in microgravità è il laboratorio Space Rider. Per essere lanciato su un razzo Vega-C, il laboratorio spaziale ad alta tecnologia può contenere fino a 800 kg di carichi utili all'interno della stiva di carico a controllo ambientale che funzionerà in orbita terrestre bassa per un minimo di due mesi prima di restituire i suoi carichi sulla Terra.

Come razzi che suonano, Space Rider consentirà una serie di esperimenti in microgravità e opportunità aperte per missioni educative, a partire dal 2022.