Una fibra naturale che un tempo avvolgeva le prime mummie egizie ed era indossata dagli aristocratici romani ha trovato uno scopo nell'era spaziale. Far passare le fibre della pianta di lino attraverso il materiale del pannello satellitare può aiutare le missioni spaziali a bruciare più rapidamente durante il rientro atmosferico, rendendo il loro smaltimento più sicuro per le persone e le proprietà a terra.

I test dettagliati dell'ESA su questo composito di fibre naturali l'hanno aiutata a trovare a sua volta usi terrestri più ampi, anche all'interno delle vetture di Formula 1 della McLaren Racing.

Fibre dalla pianta del lino, coltivato in Europa fin dall'età della pietra, sono tessute per fare la biancheria. Un progetto ESA con le società svizzere Bcomp e RUAG ha cercato di sostituirle con fibre di carbonio, che sono impiegati per realizzare il principale materiale composito "plastica rinforzata con fibra di carbonio" (CFRP).

Un materiale resistente ma leggero, CFRP assomiglia al cemento armato, dove le barre di acciaio vengono aggiunte a una miscela di calcestruzzo per rafforzarla. Parallelamente, le fibre di carbonio sono mescolate con resina epossidica per ottenere un rapporto resistenza-peso e rigidità più elevati. Il composito risultante è ampiamente utilizzato nella produzione di satelliti, così come i settori automobilistico e marittimo ad alte prestazioni.

"L'idea alla base di questo progetto Bio-Composite Structure in Space Applications era di studiare l'uso di fibre naturali al posto dei loro equivalenti di carbonio, " spiega l'ingegnere strutturista ESA Tiziana Cardone.

"Ci sono due ragioni principali per cui:in primo luogo per ridurre gli impatti ambientali della produzione spaziale, che è uno degli obiettivi principali dell'iniziativa Clean Space dell'ESA. La nostra analisi dettagliata del ciclo di vita mostra che questo può ridurre le emissioni di anidride carbonica fino al 75% rispetto alle parti in fibra di carbonio corrispondenti.

"Inoltre, in un altro link a Clean Space, abbiamo cercato nuovi materiali che possano "scomparire" più facilmente, il che significa che possono bruciare più rapidamente e completamente durante il rientro atmosferico. Ciò è stato a sua volta guidato dai requisiti della politica europea di mitigazione dei detriti spaziali, che richiedono un rischio inferiore a 1 su 10.000 per persone o cose quando i satelliti vengono smaltiti alla fine del loro ciclo di vita."

Il progetto, guidato dalla sezione Strutture dell'ESA e supportato dal Programma tecnologico di supporto generale dell'Agenzia, ha coinvolto l'esame delle fibre di lino in termini di requisiti altamente esigenti del volo spaziale.

"Abbiamo scoperto che hanno un'espansione termica eccezionalmente bassa, che è buona in termini di temperature estreme dello spazio orbitale, nonché un'elevata rigidità specifica, e forza che può essere mantenuta fino a temperature criogeniche, ", afferma Ugo Lafont, specialista in materiali e processi dell'ESA. "Sono anche in grado di smorzare bene le vibrazioni, può sopportare l'esposizione alle radiazioni ultraviolette e ostacolare i segnali radio molto meno delle fibre di carbonio".

Il team del progetto ha preso come punto di partenza i compositi in fibra naturale "powerRib" a guscio sottile brevettati da Bcomp, usandoli per realizzare una versione di prova di un pannello strutturale laterale per il satellite Copernicus Sentinel-1, che nel caso della missione vera e propria era realizzato in alluminio.

"Questi pannelli sono progettati come 'punti mirati smistabili' per il satellite, destinato a rompersi presto per consentire i flussi di calore all'interno del satellite prima di quanto sarebbe altrimenti il ​​caso, " aggiunge Tommaso Ghidini. A capo delle Strutture dell'ESA, Divisione Meccanismi e Materiali.

"Il passo successivo è stato quello di mettere alla prova questi pannelli rifatti nel modo più realistico possibile, utilizzando una galleria del vento al plasma presso l'Institute of Space Systems, IRS a Stoccarda, Germania. L'IRS ha collaborato con la sezione Materiali dell'ESA per sviluppare la procedura del test di smissibilità".

Il conseguente battesimo del fuoco ha mostrato un risultato positivo rispetto al tradizionale CFRP:mentre i fili in fibra di carbonio tendono a resistere sul posto mentre la loro matrice circostante viene bruciata, le fibre di lino si staccano molto più rapidamente.

La caratterizzazione dettagliata del progetto del composito in fibra naturale di Bcomp ha portato anche alla ricerca di nuovi clienti terrestri:l'azienda svedese Volta Trucks sta utilizzando il composito per pannelli della carrozzeria più leggeri e più rispettosi dell'ambiente.

McLaren Racing nel frattempo ha collaborato con Bcomp per produrre il primo sedile da corsa composito in fibra naturale della Formula 1. Possedere proprietà di smorzamento delle vibrazioni migliorate rispetto a un tradizionale sedile in CFRP, il nuovo materiale offre anche maggiori possibilità di sicurezza:le fibre di carbonio sono note per scheggiarsi durante gli incidenti, forare dove

"Siamo una piccola squadra, e lavorare con l'ESA ci ha insegnato molto, " aggiunge Régis Voillat di Bcomp, "che siamo stati in grado di applicare a nostra volta a molti dei nostri altri progetti. Quindi questa collaborazione ha sostenuto la diffusione di tecnologie sostenibili anche in altri settori".