Una piccola vela realizzata con il materiale più sottile noto – un grafene denso di atomi di carbonio – ha superato i test iniziali progettati per dimostrare che potrebbe essere un materiale utilizzabile per creare vele solari per veicoli spaziali.

Le vele leggere sono una delle tecnologie di propulsione spaziale esistenti più promettenti che potrebbero permetterci di raggiungere altri sistemi stellari entro molti decenni.

Vela leggera di grafene
Credit: ESA

I veicoli spaziali tradizionali trasportano carburante per alimentare i loro viaggi e utilizzare complesse manovre orbitali attorno ad altri pianeti. Ma il peso del carburante li rende difficili da lanciare e le complesse manovre di flyby allungano notevolmente il viaggio.

Credit: ESA

Le vele solari non hanno bisogno di carburante. I veicoli spaziali dotati di queste vele sono quindi molto più leggeri e facili da lanciare.

Due veicoli spaziali volati nell’ultimo decennio hanno già dimostrato la tecnologia, ma hanno utilizzato vele in poliimmide e in mylar, un film di poliestere. Il grafene è molto più leggero. Per verificare se poteva essere utilizzato come una vela, i ricercatori hanno usato un frammento di soli 3 millimetri di diametro.

L’hanno lasciato cadere da una torre alta 100 m a Brema, in Germania, per verificare se funzionava sotto vuoto e in microgravità.

Interno della torre di caduta
Interno della torre di caduta. Credit: ESA

Una volta che la vela era in caduta libera – eliminando efficacemente gli effetti della gravità – vi brillavano una serie di luci laser, per vedere se avrebbe agito come una vela solare.

Brillare un laser da 1 watt ha fatto accelerare la vela fino a 1 m/s 2, simile all’accelerazione di un ascensore per ufficio, ma per le vele solari l’accelerazione continua finché la luce solare continua a colpire le vele, portando i veicoli spaziali a velocità sempre più elevate .

Realizzare il grafene è relativamente semplice e può essere facilmente scalato fino a vele di un chilometro di larghezza, anche se lo spiegamento di una vela gigante sarà una sfida seria“, afferma Santiago Cartamil-Bueno, leader del team GrapheneSail e direttore di SCALE Nanotech, una start-up di ricerca operativa in Estonia e Germania.

SCALA Nanotech è ora alla ricerca di partner strategici per ampliare la tecnologia per un eventuale test nello spazio. Lo sviluppo del prodotto della tecnologia delle vele è attualmente accelerato attraverso il Business Incubator Center dell’ESA a Hessen e nel Baden-Württemberg, in Germania .

Scienza con (fuori) gravità - torri a caduta
Credit: ESA

Astrid Orr del programma di ricerca sui voli spaziali umani dell’ESA sovrintende agli esperimenti di scienze fisiche sull’assenza di gravità per l’esplorazione umana e robotica.

Dice: “Questo progetto è un meraviglioso esempio di ricerca scientifica che può essere eseguita in assenza di gravità senza lasciare la Terra. Far cadere il grafene e spararlo con i laser è affascinante. Pensare che questa ricerca possa aiutare gli scienziati a inviare strumenti attraverso il sistema solare e, se si osa sognare, nei sistemi stellari distanti negli anni a venire è la ciliegina sulla torta“.

Il sistema solare interno
Credit: ESA/ATG medialab