Design di controllo termico mantiene i taikonauti al fresco sulla stazione spaziale

Per i taikonauti, stare tranquilli e comodi sulla stazione spaziale cinese di Tiangong non è un problema.

La stazione orbita attorno alla Terra in circa 90 minuti ad un'altitudine di 400 km. Subisce grandi fluttuazioni di temperatura, che vanno da 150 gradi Celsius quando la stazione è esposta al sole a meno 100 gradi Celsius quando si trova sul lato notturno del pianeta. Come proteggere, dunque, l'equipaggio della stazione dal caldo e dal freddo estremi durante i loro sei mesi di permanenza in orbita? La risposta sta in diversi design di controllo termico creati dalla China Academy of Space Technology.

Il circuito del fluido, con un certo liquido che circola attraverso i suoi tubi, è il componente chiave del sistema di controllo termico della stazione.

"Proprio come i vasi sanguigni nel corpo umano, i tubi circolari corrono su tutti i moduli della stazione", ha affermato Huang Lei, vice capo progettista del sistema termico. "Mantengono un equilibrio di temperatura rimuovendo il calore dalle parti che tendono a surriscaldarsi e aggiungendo calore ad altri componenti che tendono a raffreddarsi".

Anche l'hardware nel modulo laboratorio Wentian, di gran lunga il componente più grande e pesante della stazione spaziale cinese, genera una grande quantità di calore.

Il team di Huang ha sviluppato tre serie di sistemi di raffreddamento a liquido in grado di raccogliere e irradiare questo calore in eccesso nello spazio. Uno di questi è stato appositamente progettato per i carichi utili degli esperimenti al di fuori del laboratorio e ha un peso più leggero di quello utilizzato sulla Stazione Spaziale Internazionale, ha aggiunto il ricercatore.

Oltre all'equipaggiamento interno, gli scienziati dell'accademia hanno anche sviluppato uno strato di rivestimento a base metallica color argento per il veicolo spaziale con equipaggio per mantenere un equilibrio tra il congelamento profondo dello spazio e il calore cocente del sole.

Il nuovo rivestimento svolge un doppio lavoro: fornire un basso assorbimento solare per aiutare a ridurre l'effetto del sole sulla temperatura interna del veicolo spaziale; e fornire una bassa emissione di infrarossi per bloccare il rilascio di calore da fonti interne.

Il rivestimento a controllo termico è stato utilizzato per la prima volta sull'astronave Shenzhou-13, lanciata il 16 ottobre 2021. Ha mantenuto l'ambiente della cabina entro intervalli di temperatura accettabili (tra 18 e 26 gradi Celsius), consentendo ai taikonauti di stare a proprio agio nella loro casa orbitante.

I veicoli spaziali cargo adottano un altro tipo di design a controllo termico: l'isolamento multistrato. Questo è composto da strati di pellicola ad alta riflettività e maglia di poliestere, in grado di prevenire la perdita di calore.

Gli scienziati hanno vestito il Tianzhou-4, trasportante rifornimenti per la missione con equipaggio Shenzhou-14, con un "cappotto" bicolore. La sua cabina di carico è stata dotata di isolamento di colore grigio per assorbire più luce solare per una temperatura più elevata per le attività umane e la sua cabina a propellente, piena di equipaggiamento, è stata verniciata con isolamento bianco per riflettere il calore del sole e rimanere fresca.

Dopo il lancio del secondo modulo laboratorio Mengtian, del modulo cargo Tianzhou-5 e dell'astronave Shenzhou-15, la stazione spaziale avrà più attrezzature e visitatori. Diventerà più difficile trovare un solido equilibrio di temperatura in orbita, ma gli scienziati ritengono che questi progetti di controllo termico manterranno vivibile la stazione e consentiranno di condurre con successo esperimenti scientifici.