Sviluppo di un approccio multidisciplinare per la caratterizzazione di protezioni termiche in applicazioni spaziali

Il presente lavoro di tesi è articolato in tre parti.
La prima è costituita da una panoramica sui materiali di protezione termica normalmente utilizzati in ambito aerospaziale. Si è dato particolare risalto alla composizione di tali materiali e alle funzioni da essi espletate.
La seconda parte è dedicata al lavoro svolto all’estero. Il Capitolo 2 offre un riassunto sottolineando in particolar modo gli elementi di originalità e i risultati ottenuti nella modellazione del calorimetro in rame. La tesi già presentata all’università di Liège è presente in forma integrale al Capitolo 3.
La terza ed ultima parte è dedicata alla caratterizzazione delle gomme EPDM, argomento dello stage effettuato all’Istituto Donegani. Nel Capitolo 4 viene ripercorso il lavoro sperimentale svolto, dai processi di fiammatura ai trattamenti di derivatizzazione, fino all’uso della tecnica XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) per l’analisi chimica delle superfici.
La sezione finale è dedicata alla discussione dei risultati, in funzione degli obiettivi prefissati, alle conclusioni e ai possibili sviluppi futuri .

Il fine di questo lavoro è innanzitutto descrivere la metodologia normalmente applicata all’Istituto Von Karman nel quadro del progetto e della verifica dei materiali di protezione termica, comunemente chiamati TPS, che giocano un ruolo fondamentale nella fase di rientro nell’atmosfera.
Sono stati discussi i problemi incontrati alle alte temperature, le caratteristiche dei materiali di protezione termica e le tecniche di misura impiegate. Nel contesto di tali problematiche particolare attenzione è dedicata al calorimetro in rame, utilizzato nella galleria al plasma dell’Istituto, e al suo funzionamento, la cui modellazione rappresenta uno dei punti di maggiore interesse e originalità del lavoro svolto.
Tale lavoro è stato svolto in collaborazione con l’università di Liège, durante uno stage effettuato all’Istituto Von Karman, nell’ambito del programma T.I.M.E. .
Il lavoro svolto all’estero è stato integrato con un’ampia sezione dedicata alla caratterizzazione chimico-fisica di gomme EPDM, utilizzate per isolamento termico nei lanciatori.
L’interesse è stato rivolto alla risposta del materiale sottoposto ad un processo di fiammatura, atto a simulare le condizioni sperimentate all’interno dei serbatoi, seguito da un’attività di derivatizzazione chimica per aggraffare selettivamente molecole specifiche a particolari gruppi funzionali prodotti in superficie.
Questa seconda parte del lavoro è stata svolta durante un periodo di stage presso l’Istituto Donegani di Novara, in collaborazione con il laboratorio di propulsione aerospaziale del Politecnico di Milano.