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Criogenia nello spazio: la svolta IMLI della NASA
Piccoli distanziatori polimerici a forma di treppiede tengono separati gli strati riflettenti e limitano i punti attraverso cui il calore può propagarsi. È il principio alla base dell’Integrated Multilayer Insulation (IMLI), sviluppato da Quest Thermal Group attraverso contratti SBIR della NASA per rendere più uniforme, robusto e prevedibile l’isolamento dei sistemi criogenici. La soluzione punta a contenere le dispersioni termiche quando occorre conservare sostanze come l’idrogeno liquido per periodi prolungati.
L’isolamento multistrato tradizionale, utilizzato da oltre sessant’anni, impiega fogli di Mylar metallizzato separati da una rete. Gli strati riflettenti riducono il trasferimento di calore per irraggiamento, ma le prestazioni possono variare sensibilmente in base all’assemblaggio e alla realizzazione delle giunzioni. I distanziatori fissi dell’IMLI mantengono invece una distanza più regolare tra i fogli e riducono i percorsi di conduzione, rendendo la struttura più stabile.
Lo sviluppo risale alla collaborazione avviata intorno al 2006 tra il NASA Glenn Research Center e Quest Product Development, oggi Quest Thermal Group. In quel periodo Dave Plachta, allora ricercatore del centro NASA, guidava un’iniziativa dedicata allo zero boil-off: l’obiettivo era conservare l’idrogeno liquido evitando che il calore assorbito ne provocasse gradualmente l’evaporazione. Da quel lavoro è nata una configurazione capace di controllare meglio la separazione tra gli strati isolanti.
Quest ha sviluppato varianti dell’IMLI per tubazioni criogeniche, scudi raffreddati attivamente e sistemi che devono offrire anche protezione dai micrometeoriti. La scheda NASA TechPort sul progetto documenta inoltre test termici e acustici e l’integrazione con uno scudo Broad Area Cooling, studiato per ridurre ulteriormente il boil-off dell’idrogeno liquido.
La prima dimostrazione dell’IMLI durante una missione NASA è avvenuta nel 2019 con la Green Propellant Infusion Mission. In seguito la tecnologia è stata adottata su altri sistemi spaziali: protegge un radiatore della sonda Lucy ed è impiegata su alcune parti del Wide Field Instrument destinato al Nancy Grace Roman Space Telescope. Questi utilizzi hanno portato l’isolamento oltre la fase iniziale di sperimentazione a terra.
La NASA indica applicazioni potenziali anche per Artemis, i lander lunari commerciali, i serbatoi di idrogeno destinati agli aeromobili e le infrastrutture terrestri per idrogeno e gas naturale liquefatto. Tra gli altri ambiti citati figurano satelliti e linee elettriche superconduttrici, nelle quali il controllo delle temperature è essenziale. Per questi settori la NASA descrive possibilità di impiego, mentre gli utilizzi illustrati con maggiore precisione restano quelli già sviluppati per i sistemi spaziali e criogenici.
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