Ciò detto, hanno usato un software per modellizzare in 3D questo tipo di aeroplanino, dal peso di circa 4 grammi e definito femtosatellite, date delle appropriate condizioni al contorno, ossia il lancio da un oggetto come la Stazione spaziale internazionale, che vola a 400 chilometri di quota alla velocità di circa 8 chilometri al secondo.
Stabilità in alta quota, caos a bassa quota
Una delle scoperte più importanti venute fuori dalla simulazione riguarda la velocità di decadimento dell’orbita. Gli autori del lavoro hanno osservato che l’aeroplanino di carta, se rilasciato dalla Stazion spaziale, ricadrebbe nell’atmosfera terrestre in circa tre giorni e mezzo, soprattutto a causa del suo basso coefficiente balistico (una misura di quanto un oggetto riesce a superare la resistenza dell’aria: più basso è il coefficiente balistico, più velocemente l’oggetto decelera a causa dell’atmosfera residua). Nelle regioni più rarefatte dell’atmosfera, al di sopra dei 120 chilometri circa di quota, l’aeroplanino di carta ha mostrato una sorprendente stabilità, mantenendo un orientamento allineato con la direzione del lancio: è un comportamento favorito dalla sua bassa inerzia rotazionale (un parametro legato alla forma dell’aereo) e dal margine di stabilità aerodinamica. Tuttavia, man mano che perde quota, l’aumento della densità dell’aria rende le oscillazioni aerodinamiche sempre più ampie: le simulazioni hanno mostrato che intorno a 120 chilometri di quota la densità dell’aria in aumento provoca un capovolgimento incontrollabile.
Un calore mortale
C’è dell’altro. La questione più critica per la “sopravvivenza” dell’aeroplanino (e di qualsiasi oggetto che debba rientrare a Terra attraversando l’atmosfera) è il riscaldamento aerodinamico. Le simulazioni e gli esperimenti condotti in una galleria del vento ipersonica hanno rivelato che l’aeroplanino di carta subirebbe un fortissimo riscaldamento aerodinamico, dell’ordine di 105 watt per metro quadro, per diversi minuti: si tratta di un calore sufficiente a causare la combustione o la pirolisi (ossia la decomposizione termica) della carta. Sebbene la deformazione del materiale non sia stata significativa durante i test in galleria del vento, l’annerimento osservato sulla punta del “naso” dell’aeroplano e sulle estremità delle ali indica senza possibilità di dubbio l’inizio di questi processi distruttivi. Insomma: lanciando un aeroplanino dalla Stazione spaziale internazionale, non accadrebbe niente di buono.
