Il ritorno dell’uomo sulla Luna promosso dal programma Artemis rappresenta una delle sfide tecnologiche più ambiziose dei prossimi anni. Tra i principali ostacoli da superare vi è uno dei meno visibili ma più critici: la resistenza dei materiali alle condizioni estreme dello spazio e del rientro atmosferico.
In questa fase, infatti, i veicoli spaziali sono esposti a temperature estremamente elevate, che possono superare i 2000 °C. I materiali devono quindi resistere al calore estremo, dissipare l’energia in modo controllato, mantenere l’integrità strutturale e consentire verifiche rapide del loro stato dopo ogni missione.
È il compito dello scudo termico, che svolge un ruolo determinante per la salvaguardia dell’equipaggio. Oggi la superficie esterna dello scudo è realizzata in Avcoat, un materiale ablativo che si degrada durante il rientro atmosferico e, attraverso questo processo, dissipa l’energia termica. Si tratta di una tecnologia sviluppata per le missioni Apollo degli anni ‘60 e successivamente evoluta e riqualificata. Sebbene ancora impiegata per la sua affidabilità in condizioni estreme, questo approccio comporta un consumo di materiale e limita la riutilizzabilità dei sistemi.
Immagine subacquea dello scudo termico della navicella Orion subito dopo l’ammaraggio dell’11 aprile 2026. Foto: NASA
Da anni scienziati e ricercatori di tutto il mondo stanno studiando possibili alternative più efficienti e sostenibili, un esempio è il progetto CERAM-X (Computationally Engineered Refractories for Additive Manufacturing in eXtreme Environments), guidato dal Laboratorio materiali ibridi dell’Istituto di ingegneria meccanica e tecnologia dei materiali (MEMTi), che punta a introdurre un vero e proprio cambio di paradigma.
“Rispetto ai processi tradizionali, in cui i materiali vengono sviluppati a partire dalla loro composizione chimica, con CERAM-X le prestazioni vengono progettate a partire dalla geometria interna del materiale” spiega il Prof. Alberto Ortona. “In questo modo siamo in grado di creare strutture ceramiche porose altamente controllate, capaci di gestire in modo efficiente calore, stress meccanici e flussi di gas”.
Uno degli obiettivi delle future missioni spaziali è la riutilizzabilità dei veicoli, per ridurre costi e impatto ambientale. “CERAM-X punta a sviluppare materiali che non sono solo resistenti, ma anche progettati per essere facilmente ispezionati e riutilizzati. In altre parole, non si tratta solo di sopravvivere a condizioni estreme, ma di farlo in modo affidabile e verificabile nel tempo” prosegue Marco Pelanconi.
Il progetto CERAM-X è sostenuto dal programma ESA Phi-Lab Switzerland, iniziativa dell’European Space Agency dedicata allo sviluppo di tecnologie spaziali ad alto potenziale innovativo. Vede la collaborazione tra il team del Laboratorio materiali ibridi, che si occuperà del coordinamento scientifico e dello sviluppo del design computazionale e dei materiali, insieme ai partner industriali, ArianeGroup, Archer Technicoat e EngiCer SA.
“Questa collaborazione integra competenze accademiche e industriali per accelerare il trasferimento tecnologico verso applicazioni reali. L’obiettivo è trasformare risultati scientifici in soluzioni concrete per applicazioni spaziali e industriali, con possibili ricadute anche in altri settori, come energia, trasporti e processi ad alta temperatura”.
Un contributo che, partendo dalla scienza dei materiali, guarda alle sfide globali dell’esplorazione spaziale e della vita terrestre.
Immagine di copertina: La capsula dell’equipaggio Orion rientra nell’atmosfera terrestre. NASA