ilfattoquotidiano.it, 10 aprile 2026
Dentro l’inferno di fuoco del rientro di Orion
Già da qualche minuto vediamo la Terra ruotare ed avvicinarsi a velocità crescente quando d’improvviso un bagliore biancastro simile a un vortice invade lo spazio dell’oblò e le vibrazioni si fanno più forti. Poi lampi arancioni e viola appaiono, mentre piccoli detriti si staccano lasciando scie di cometa. E il cielo è ormai quasi invisibile, perché le fiamme hanno avvolto l’astronave e ci sforziamo di guardare il mondo dall’interno di una palla di fuoco. Quelli che abbiamo descritto sono gli istanti più critici di una missione spaziale, quelli del rientro atmosferico, vissuti grazie alle testimonianze degli astronauti e alle riprese dagli oblò dei veicoli spaziali.
Ma quali sono i fenomeni fisici che governano questo spettacolo estremo? Un corpo che impatta l’atmosfera a velocità molto maggiori della velocità del suono, come i 40.000 km/h della capsula Orion, è presto avvolto da uno strato di aria molto caldo, dello spessore di poche decine di centimetri, chiamato strato d’urto, delimitato da una struttura sottilissima chiamata onda d’urto. Al di fuori dell’onda d’urto, allontanandosi dal corpo, abbiamo atmosfera indisturbata. All’interno dello strato d’urto, invece, la pressione e la temperatura dell’aria raggiungono valori molto elevati. Queste condizioni estreme innescano dei processi che modificano la struttura delle molecole d’aria e assorbono energia. Questi processi si chiamano fenomeni di non-equilibrio termochimico, e abbassano notevolmente la temperatura all’interno dello strato d’urto consentendo allo scafo dell’astronave di attraversare l’atmosfera senza fondersi.
Cosa accade dunque alle molecole d’aria all’aumentare della temperatura? L’aria è principalmente composta da due molecole dalla struttura simile, l’azoto e l’ossigeno. Entrambe le molecole sono formate da una coppia di atomi, uniti tra loro da legami che possiamo immaginare come piccole molle. Quando le molecole ricevono energia, gli atomi iniziano a muoversi freneticamente allungando le molle fino a romperle. Questo fenomeno è noto come vibrazione molecolare e può portare alla rottura dei legami con la separazione dei due atomi che componevano la molecola (dissociazione della molecola).
Nello strato d’urto, quindi, vedremo improvvisamente comparire atomi di azoto e ossigeno liberi di muoversi, sfuggiti alle loro molecole originarie grazie alla rottura dei legami. Ma l’energia in un rientro atmosferico è davvero molto elevata. Quindi anche gli atomi subiscono a loro volta processi che ne modificano la struttura interna. Un processo in particolare, la ionizzazione, vede gli atomi perdere parte dei loro elettroni trasformandosi in ioni. Questo flusso di particelle elettricamente cariche è responsabile del black-out comunicativo di alcuni minuti che colpisce le navicelle al rientro sulla Terra, dal momento che le cariche elettriche disturbano le comunicazioni radio.
A questo punto lo strato d’urto che avvolge la capsula è formato da un gas ad alta temperatura (plasma) popolato da atomi, ioni ed elettroni, che gli astronauti vedono fluttuare dagli oblò come lingue di fuoco. I fenomeni termochimici che abbiamo descritto hanno assorbito molta energia, ma all’interno dello strato d’urto abbiamo ancora temperature di oltre 2700 gradi (3000 K). Cosa impedisce, dunque, alla struttura di fondersi? La protezione dalle temperature estreme del rientro è fornita agli astronauti dallo scudo termico della navicella, che nel caso di Orion è composto da materiale ablativo a base di fibre di silice immerse in una resina epossidica fenolica. Il materiale si consuma gradualmente a contatto con il gas caldo (ablazione), assorbendo gran parte del calore. Inoltre, lo strato superficiale di materiale “bruciato” funziona come un isolante rispetto al calore esterno, mentre il gas prodotto dalla vaporizzazione del materiale ablativo allontana il calore convettivo dallo scafo della navicella disperdendolo nell’atmosfera.
I lampi sono ormai terminati e abbiamo avvertito gli strappi dei paracadute. Gli oblò restituiscono il blu del cielo e tra poco sentiremo il rumore delle onde. In pochi minuti siamo passati da oltre i 38mila chilometri orari ad appena 30 km/h, subendo la violenta decelerazione e resistendo a temperature incredibili. E nonostante lo spettacolo visto, o forse proprio grazie a quello, non riusciamo a non pensare a quante persone avranno lavorato alla progettazione del nostro scudo termico, per riportarci sani e salvi a terra attraverso le fiamme di quell’inferno.