Negli USA è in corso uno dei progetti più interessanti dedicati ai velivoli ipersonici, mezzi capaci di raggiungere velocità comprese tra Mach 5 e Mach 7. A portarlo avanti sono l’Embry-Riddle Aeronautical University e l’Argonne National Laboratory. Due realtà che stanno collaborando per capire come reagiscono materiali estremamente sottili quando vengono sottoposti alle stesse sollecitazioni che un aereo subirebbe in volo.
Il progetto nasce da un contratto finanziato dal Dipartimento della Difesa statunitense, dal valore di circa 1,4 milioni di euro, e si concentra su una delle sfide più complesse del settore, ossia costruire superfici leggere, ma capaci di resistere a temperature e stress meccanici estremi.
Raggi X super luminosi e materiali ultra sottili: cosa possono scoprire gli USA
Di solito, per ottenere simulazioni attendibili, vengono usati i tunnel del vento ad alta entalpia, strutture gigantesche che replicano condizioni estreme applicando flussi d’aria compressa a velocità elevatissime. Questi impianti, però, hanno consumi energetici altissimi e non sono facilmente accessibili. Per superare questo limite, i ricercatori hanno scelto un approccio diverso, basato su un dispositivo sperimentale che permette di ricreare i carichi aerotermici del volo ipersonico e di analizzarli con un livello di precisione irraggiungibile con i metodi tradizionali.
Al centro dell’esperimento c’è il nuovo aggiornamento dell’Advanced Photon Source, un enorme sincrotrone capace ora di generare raggi X fino a 500 volte più luminosi rispetto alla versione precedente. Una potenza del genere permette di osservare ciò che accade dentro i materiali in tempi rapidissimi, seguendo cambiamenti e deformazioni che si sviluppano nell’arco di pochi millesimi di secondo. Ciò rende possibile studiare in tempo reale come si trasformano le strutture più sottili, un’informazione fondamentale per chi progetta scudi termici e rivestimenti destinati a resistere a velocità estreme.
La nuova configurazione dell’APS permette di concentrare il fascio di raggi X su dimensioni minuscole, ideali per analizzare campioni molto sottili senza danneggiarli. Il team guidato dal professor William Engblom può così osservare dettagli chimici e modifiche nella struttura cristallina dei materiali mentre vengono sottoposti a stress simili a quelli sperimentati in volo.
Al momento l’obiettivo non è costruire un aereo completo, ma raccogliere dati estremamente precisi e mai misurati prima. L’Advanced Photon Source aggiornato sembra offrire esattamente ciò che serve, un modo per guardare dentro la materia mentre affronta condizioni estreme, un passo fondamentale verso i velivoli più veloci mai progettati dagli USA.