Cosa succede se lanci un aeroplanino di carta dalla Stazione Spaziale Internazionale? Più di quanto immagini

Cosa succederebbe se lanciassimo un aeroplanino di carta dalla Stazione Spaziale Internazionale? I fisici Maximilien Berthet e Kojiro Suzuki dell’Università di Tokyo hanno deciso di scoprirlo in un esperimento unico nel suo genere. Il loro test non prevedeva che gli astronauti a bordo del laboratorio orbitante lanciassero aeroplanini di carta fuori dalle camere di compensazione, ma simulazioni al computer e prove in galleria del vento per studiare il comportamento di un foglio di carta A4 piegato come un origami volante nel viaggio di rientro sulla Terra.

Una volta lasciata la Stazione Spaziale Internazionale – che orbita a un’altezza di circa 400 chilometri dalla Terra a una velocità di 7.800 metri al secondo – , l’aeroplanino inizierebbe una lenta discesa o finirebbe per accartocciarsi? Sorprendentemente, grazie alle pieghe e contropieghe dell’origami, l’aeroplanino comincerebbe a librarsi, mantenendosi relativamente stabile nella discesa dai 400 km e fino ai 120 km, una porzione di atmosfera non ancora abbastanza densa da causare particolari danni: solo dopo aver superato questa soglia, che le cose inizierebbero a cambiare.

Il rientro sulla Terra di un aeroplanino di carta

Il viaggio di un aeroplanino di carta lanciato dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) / Credit: NASA/ESA/M. Berthet e K. Suzuki.

Da quando viene lanciato dalla Stazione Spaziale Internazionale, l’aeroplanino di carta impiega circa 3,5 giorni per scendere fino a 120 km di altezza, senza riportare particolari danni: al di sotto dei 120 km, dove l’atmosfera si fa più densa, l’aeroplanino comincia tuttavia a ruotare in modo incontrollato. L’aumentata resistenza incontrata in questa fase significa anche calore, per cui la sua carta inizierebbe a bruciare.

Per verificare esattamente cosa accada, i ricercatori hanno posizionato un aeroplanino leggermente modificato (fatto di carta e alluminio) in una galleria del vento, dimostrando che l’aereo va incontro solo una minima deformazione durante la fase iniziale della sua discesa.

Durante l’ingresso nello strato più denso dell’atmosfera, l’aeroplanino “subisce tuttavia un forte riscaldamento aerodinamico, nell'ordine di 10(5) W/m2 (o 10 W/cm2) per diversi minuti – hanno precisato i ricercatori – . Di conseguenza, è prevista combustione o pirolisi durante l’ingresso atmosferico”. I risultati della simulazione sono stati dettagliati in uno studio pubblicato sulla rivista Acta Astronautica.

Perché lanciare un aeroplanino di carta dalla Stazione Spaziale Internazionale

L’idea di studiare cosa succede a un aeroplanino di carta che viene lanciato dalla Stazione Spaziale Internazionale può sembrare bizzarra, ma l’esperimento ha importanti implicazioni i n termini di sostenibilità dell’ambiente orbitale terrestre.

In un'epoca in cui i detriti spaziali affollano l’orbita terrestre bassa e le mega-costellazioni satellitari si stanno moltiplicando, i ricercatori stanno concentrando la loro ricerca sull’uso di materiali organici e biodegradabili per le missioni spaziali. La carta, di origine vegetale, potrebbe offrire un modo più pulito per smaltire oggetti o componenti leggeri attraverso il rientro atmosferico passivo. Il Giappone, ad esempio, ha già lanciato nello spazio un satellite di legno, che è rimasto in funzione per 116 giorni , e presto ne lancerà una seconda versione migliorata.

La carta, a detta degli studiosi, potrebbe trovare impiego in missioni di breve durata con piccoli carichi utili. “Una sottile membrana di carta potrebbe essere utilizzata come vela di trascinamento, in alternativa alle più comuni membrane di plastica metallizzata – hanno aggiunto i ricercatori – . I risultati ottenuti in questo studio suggeriscono che queste membrane sono compatibili con le condizioni di ingresso nell’atmosfera durante la maggior parte del processo di decadimento dall’orbita terrestre bassa”.