Dalla Luna alla Terra: la lunga corsa delle tecnologie spaziali

Le celle solari in commercio, come quelle usate per i calcolatori tascabili, hanno un'efficienza molto bassa, che va dal 6 al 18%. Questo significa che se la quantità di energia trasportata dalla luce che incide su una cella solare vale 100 unità, allora solo l'energia realmente disponibile per generare elettricità è appena 6-18 unità, con una perdita considerevole.

Da qualche anno l'ESA ha avviato un'intensa ricerca nel settore delle celle solari di nuova tecnologia, un campo che fino a qualche tempo fa era dominato dagli USA. Sono state messe a punto delle celle solari a tripla giunzione di arseniuro di gallio, che hanno un'efficienza di circa il 24,6% e che rappresentano un notevole balzo in avanti rispetto al 6-18% di cui si parlava prima.

Le ricerche europee hanno portato all'utilizzo delle nuove celle solari per la prima missione lunare europea Smart-1, lanciata il 27/28 settembre di questo anno. E qualche settimana dopo i pannelli solari hanno avuto anche una passerella d'eccezione, quando si è disputato in Australia il settimo campionato mondiale per le auto alimentate a energia solare.

Da Darwin, una città sulla costa nord dell'Australia, la corsa si è snodata per 3010 km attraverso il deserto australiano, fino a concludersi sulla costa Sud, ad Adelaide.

La gara è stata vinta proprio dall'auto "solare" europea Nuna II, che ha percorso la distanza tra Darwin e Adelaide in circa 31 ore, abbassando di oltre un'ora e mezzo il precedente record. Record che era stato stabilito nel 2001 e che apparteneva alla prima versione di Nuna. Un successo europeo che si ripete, insomma.

Nuna II, che durante la gara ha mantenuto una velocità media di 97 km/h, meritandosi il soprannome di olandese volante, è stata costruita da un gruppo di 12 studenti delle università di Delft e Rotterdam, in collaborazione con l'ESA che ha fornito un supporto ingegneristico attraverso il suo programma di Trasferimento Tecnologico.

Un team invincibile, quello di Nuna. Ma che caratteristiche hanno i pannelli solari di questa particolarissima auto europea?

Le celle solari usate da Nuna II sono celle solari a giunzione tripla di arseniuro di gallio che aumentano del 20% le prestazioni dei pannelli usati due anni fa dalla prima versione di Nuna. Sull'auto è stato disposto un triplo strato di pannelli, in modo che la luce, e quindi l'energia, che oltrepassa il primo strato di celle può essere raccolta dal secondo o addirittura dal terzo strato. Sull'auto è stato disposto un triplo strato di pannelli, in modo che la luce, e quindi l'energia, che oltrepassa il primo strato di celle può essere raccolta dal secondo o addirittura dal terzo strato.

Oltre ai pannelli, un secondo punto di forza di Nuna II sono state le batterie alimentate dall'eneria solare. Un opportuno dispositivo elettronico collegato a un pc di bordo, utilizzato anche per molti satelliti, teneva conto sia dell'erogazione di potenza da parte delle celle solari, che naturalmente dipende dal tempo meteorologico, sia dell'erogazione dovuta alle batterie. In seguito a questo bilancio, il voltaggio con il quale le batterie venivano caricate attraverso le celle solari era modificato a secondo delle opportunità. Con valutazioni di questo genere si può raggiungere un'elevatissima efficienza nella carica delle batterie stesse.

Insomma: l'energia raccolta dalle celle solari viene utilizzata con la massima efficienza possibile. La missione dell'ESA Rosetta, che sarà lanciata il prossimo febbraio, utilizzerà un dispositivo identico.

Quando vedremo le prime auto completamente spaziali?

L'impresa di Nuna II e le sue performance, con una velocità limite teorica di 175 km/h e una velocità massima raggiunta di 110 km/h, suggeriscono che le auto "spaziali", basate su tecnologie sviluppate per lo spazio, sono senz'altro possibili. Bisogna però capirsi sul termine "spaziale".

La carrozzeria di Nuna, per esempio, è costituita di materie plastiche, che la rendono leggera forte e aerodinamica: Nuna è lunga 5 metri e larga 1,8 m e in tutto ha una massa di appena 250 kg.

Il corpo principale è in fibra di carbonio, rinforzata sui parafanghi con fibre in aramide, una fibra ottenuta dalla lavorazione di particolari polimeri. In genere l'aramide è usata per proteggere i satelliti dai micrometeoriti, ma recentemente ha trovato applicazione persino per rinforzare i giubbotti antiproiettile.

A partire dalle applicazioni della fibra di carbonio ai telai, ormai piuttosto diffuse, il settore più aperto alle sperimentazioni continua a essere quello delle auto da corsa.

Per esempio la Pescarolo Sport, una marca specializzata in gare di resistenza, come la 24 ore di Le Mans, si è rivolta all'ESA per aumentare non solo la leggerezza, ma anche la sicurezza dei veicoli: per esempio motore e serbatoi sono stati separati dallo stesso materiale ignifugo che è utilizzato per i motori dell'Ariane. Anche il sistema di condizionamento e controllo dell'aria all'interno dell'abitacolo del pilota deriva da applicazioni spaziali, ed è fondamentale per evitare la disidratazione dei piloti in gare così lunghe.

Il campo della sicurezza, in effetti, sembra essere molto promettente. Durante le operazioni ai box, per esempio, i tecnici della McLaren hanno recentemente sperimentato tute che utilizzano alcuni accorgimenti "spaziali": sono tute ignifughe dotate di un sistema per il controllo delle condizioni ambientali del corpo. Un piccolo sistema di condizionamento, insomma. Entrambe le applicazioni sono state rese possibili dalla collaborazione con il gruppo dell'ESA che si occupa di Trasferimento di Tecnologia, l'utilizzo sulla Terra di tecnologie sviluppate per lo spazio.