I MATERIALI

Nella costruzione di un satellite artificiale occorre pensare alle numerosissime necessità che un satellite avrà una volta in orbita oltre a tutto l’apparato di sistemi che permettono alla macchina di adempire alle sue funzioni. Quindi il numero di materiali utilizzati è davvero considerevole e per rendersene conto basta pensare a quanti materiali compongono un ormai comune smartphone. Innanzitutto vi è la componentistica elettrica che deve badare alla ricezione, elaborazione e trasmissione delle informazioni. Oltre a questo vi sono i sistemi di controllo interno che valutano velocità, altitudine e l’approvvigionamento di energia necessaria ad alimentari i motori che permettono al satellite di rimanere in orbita. Tutto questo concentrato nel minor peso possibile che permette quindi un minor utilizzo di energia.

La tecnologia dei materiali in questo caso è molto vasta; dai materiali conduttori a quelli per l’isolamento termico, da quelli più leggeri a quelli che resistono meglio a sollecitazioni meccaniche.

Quelli maggiormente utilizzati sono il titanio (Ti), l' alluminio (Al), le resine termoindurenti, i materiali ceramici, le fibre di carbonio, il kevlar e alcuni materiali compositi.
Il titanio viene impiegato in parti soggette a sollecitazioni, date le sue ottime proprietà meccaniche, l'alta resistenza al calore e agli agenti chimici e al suo basso peso specifico. Ha inoltre la possibilità di legarsi ad altri metalli come l'alluminio. Il kevlar viene impiegato per la sua capacità di rimanere stabile anche ad alte temperature (circa 425°C).  Queste leghe vengono spesso impiegate nel settore aeronautico dove sono necessari leggerezza, durezza e conservazione delle proprietà meccaniche anche ad alte temperature; quindi sono molto presenti leghe di alluminio, berillio e titanio; inoltre nei veicoli spaziali si usano leghe di metalli come tantalio, niobio, tungsteno, cobalto e nichel, capaci di sopportare le particolari condizioni che si manifestano durante il rientro nell'atmosfera terrestre. Le leghe incolonel (a base di nichel) si usano per rivestire le navicelle. Anche le resine alchidiche sono utilizzate per i rivestimenti. L’alluminio è molto leggero ma oltre a potersi legare con altri materiali riesce a mantenere le sue proprietà meccaniche anche ad alte temperature.
Gli stadi criogenici di Ariane sono fatti di alluminio e coperti di poliuretano espanso. In questi serbatoi si trovano l’ossigeno e l’idrogeno. I materiali ceramici trovano impiego in parti soggette a forti escursioni termiche vista la resistenza a queste ultime. Sono molto adoperati i materiali compositi. Questi sono le plastiche rinforzate da fibre di carbonio per le rifiniture e la carenatura. Le fibre di carbonio hanno un peso specifico inferiore a quello delle leghe in alluminio. Gli scudi termici, costituiti da mattonelle in fibre di silicio che ricoprenti una struttura a nido d’ape, mantengono la temperatura all’interno della capsula inferiore ai 150 C. I satelliti artificiali generalmente producono l'energia di cui necessitano per mezzo di celle solari e di batterie che spesso si ricaricano con celle solari. Le cellule fotovoltaiche sono realizzate con i semiconduttori.


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