Gli studenti TU volano in Svezia per testare il loro esperimento spaziale

Una parte del team ormai più grande di WOBBLE2. Riga superiore da sinistra a destra: Jonas Engler (Informatica), Robin Nitschke (Ingegneria aerospaziale), Felix Oesterle (Trasporti), Matteo Grube (Ingegneria aerospaziale), Benedict Grefen (Collaboratore scientifico in ingegneria aerospaziale). Riga inferiore da sinistra a destra: Aurel Gröbel (Ingegneria civile e trasporti) e Franz Schneider (Ingegneria aerospaziale). Le cinque persone al centro (Robin, Felix, Matteo, Aurel e Franz) volano insieme a Nima Mirrafati (Trasporti, non in foto) verso Kiruna.

Nel quadro del programma europeo REXUS (Rocket Experiments for University Students) dal 5 al 9 febbraio 2024 voleranno sei studenti della TU Berlino per addestramento e test presso l'Esrange Space Center vicino alla città svedese di Kiruna. Un team dell'associazione spaziale "BEARS e.V." (Berlin Experimental Astronautics Research Student Team) presso la TU Berlino aveva fatto domanda con successo per REXUS. Questo programma spaziale studentesco è sostenuto dal Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) e dall'agenzia spaziale svedese SNSA. Dopo l'addestramento a Kiruna, il team dovrà entro un anno creare una versione del suo esperimento in grado di volare. Si tratta di serbatoi di carburante innovativi per razzi, prodotti con l'aiuto della stampa 3D. In totale nove team lanceranno i loro esperimenti all'inizio del 2025 nel Nord della Svezia con due razzi di ricerca di quota verso lo spazio e condurranno prove in assenza di gravità per circa tre minuti.

“Il settore spaziale è da un lato molto innovativo, ma allo stesso tempo molto conservatore. Perché tutto costa così tanto, si tende a non modificare le soluzioni funzionanti”, dice Matteo Grube, studente di magistrale in ingegneria aerospaziale. Progetti studenteschi a basso costo potrebbero stimolare innovazioni rilevanti per lo sviluppo complessivo dello spazio. Come nel progetto con cui il team della TU Berlino si è candidato al programma REXUS: serbatoi di carburante prodotti con stampa 3D, che semplificano la produzione e consentono nuovi design.

Il carburante in assenza di gravità deve essere gestito

Il carburante liquido nel serbatoio di un razzo si comporta improvvisamente in modo molto diverso quando entra in assenza di gravità rispetto a quando viene attratto dalla gravità verso la Terra. Il galleggiamento libero del liquido potrebbe causare problemi nel controllo di assetto di razzi e satelliti, oltre a impedire che il carburante fluisca in modo ottimale dall'uscita del serbatoio verso il motore del razzo. “Finora, qui si usano lamierini saldati o profili cavi per risolvere il problema”, spiega Grube. Queste strutture sono chiamate “Propellant Management Devices” (PMD). “Ora vogliamo testare diversi nuovi design per i PMD, realizzabili solo con processi di produzione additiva.” Solo circa dieci anni fa si è affermata anche la stampa 3D per i metalli. Qui un laser fonde localmente polveri di metallo, creando qualsiasi forma tridimensionale desiderata.

Vengono testate sei forme diverse per i serbatoi di carburante

Ora il team di studenti, cresciuto da dieci persone dai primi incontri dell'estate 2023, sta lavorando non solo sulle possibili forme dei PMD, di cui si testeranno in totale sei diverse nella razzo di ricerca di quota REXUS. “Siamo in contatto con l'industria e con diverse università per trovare impianti adatti alla fusione laser di metalli”, racconta Grube. Inoltre, bisogna sviluppare l'ambiente di prova per i modelli di serbatoi di carburante. Sei telecamere osserveranno i serbatoi, che saranno semplicemente riempiti con acqua addizionata di una sostanza fluorescente. Per poter filmare anche il comportamento dell'acqua, il rivestimento esterno dei serbatoi sarà realizzato in plexiglas.

Piano di test rigoroso fino al lancio in Svezia nel marzo 2025

“Siamo molto felici che così tanti studenti del team possano volare alla base di razzi ‘Esrange Space Center’, dove tra circa un anno decollerà anche il razzo REXUS”, dice Benedict Grefen del dipartimento di ingegneria spaziale della TU Berlino, che supervisiona il team studentesco. “Siamo molto grati alla società di amici della TU Berlino, che ha potuto permettere a due studenti in più rispetto ai quattro posti previsti dal programma REXUS di partecipare a questo viaggio.” Il team conoscerà le strutture di lancio e il razzo di ricerca di quota, riceverà istruzioni sulla sicurezza e presenterà il proprio esperimento a vari esperti, ricevendo feedback preziosi.

“Dopodiché seguirà un programma abbastanza serrato fino al lancio dei razzi a marzo o aprile 2025. Gli studenti dovranno passare attraverso ulteriori revisioni, alcune presso il DLR a Oberpfaffenhofen e presso il Centro per la tecnologia spaziale applicata e microgravità (ZARM) a Brema, e anche una o due revisioni presso di noi”, racconta Benedict Grefen. “In questo modo, l’esperimento sarà sottoposto a controlli approfonditi per garantirne il funzionamento affidabile durante il volo.”

Il team “WOBBLE2” è multidisciplinare

Matteo Grube affronta questa pressione con serenità, oltre ai suoi studi. È stato eletto a capo del team che si è dato l’acronimo “WOBBLE2”, che sta per “Weightless Observation of Fluid Behaviour with Berlin Liquid Guidance Experiment”. La cifra 2 indica che l’idea con i nuovi design dei serbatoi era già quasi arrivata in finale in un altro concorso – all’epoca si cercava un esperimento che l’astronauta tedesco Matthias Maurer avrebbe portato nello spazio. Grube è anche molto sicuro che il suo team affronterà bene le sfide, perché è molto eterogeneo dal punto di vista delle competenze. “Oltre agli ingegneri aerospaziali, abbiamo anche persone di informatica, ingegneria meccanica e ingegneria civile”, dice Matteo Grube. “C’è anche uno studente Erasmus in Norvegia.”