Un bollettino segnala i rischi dei cicli gelo-disgelo nell'idrazina

Un bollettino tecnico comunica i rischi dei cicli di congelamento e scongelamento nei sistemi monopropellenti a idrazina. Il documento segnala rischi strutturali, operativi e di sicurezza.

Per l'idrazina è indicato il valore di 1,6 °C; per le temperature dell'idrazina è indicato l'intervallo 0,1–1,6 °C.

Programmi NASA hanno incontrato problemi legati al congelamento dell'idrazina. Le linee dell'idrazina delle APU dello Shuttle sono vulnerabili a contrazione indotta dal gelo e successiva espansione eccessiva allo scongelamento; le regole di volo dello Shuttle riportano 2 cicli.

I sistemi propulsivi di Voyager hanno affrontato scenari che minacciavano la missione. Per prevenire congelamento, ostruzioni e malfunzionamenti dei propulsori è richiesto un modello termico dettagliato.

Le valutazioni termiche di Voyager hanno evidenziato la suscettibilità di lunghe tratte in acciaio inox a profili di temperatura asimmetrici. Le semplici letture di temperatura non possono determinare in modo affidabile la temperatura reale delle linee.

Le proprietà termodinamiche dell'idrazina confermano cambiamenti significativi di densità e pressione nei passaggi di fase. La contrazione durante il congelamento può far entrare propellente aggiuntivo in linee confinate.

L'idrazina parzialmente scongelata può restare fangosa, limitare il flusso e causare avviamenti difficili o mancate accensioni dei propulsori. Componenti elastomerici e sedi delle valvole possono subire crepe, deformazioni o perdita di tenuta.

Danni indotti dal gelo possono consentire la fuoriuscita dell'idrazina dal confinamento. I sistemi esposti a cicli di congelamento e scongelamento diventano a vita limitata e ogni ciclo ne limita la vita.

Le indicazioni operative includono mantenere l'idrazina sopra il congelamento con riscaldatori, isolamento, coperture o spurgo con gas caldo; i componenti di serbatoio, linee e valvole restano in aree controllate fino all'integrazione nel veicolo. Il riscaldamento dell'hardware deve essere graduale e uniforme per evitare sovrapressioni allo scongelamento; la verifica di integrità prevede prove di decadimento di pressione, NDE e valutazioni della salute delle valvole.

Per chi segue il settore lunare, il tema è operativo perché i cicli di gelo-disgelo nei sistemi a idrazina presentano rischi strutturali, operativi e di sicurezza e possono rendere i sistemi a vita limitata.

I problemi già incontrati da programmi NASA mostrano che il rischio è concreto; le raccomandazioni riducono il rischio per personale, hardware di volo e successo della missione.