Progetto in corso · Fisica
Zero-G
Progettiamo esperimenti da fare in assenza di peso, durante i voli parabolici.
- di assenza di peso a ogni parabola
- 8 s
- il picco, entrando e uscendo dalla parabola
- 1,8 g
- esperimenti in volo, il 19 novembre 2025
- 2
- il modulo CanSat, per un volo su razzo
- 66 × 115 mm
Per chi viene da fisica, ingegneria, biologia
Il volo parabolico
Un aereo in volo livellato tira su il muso e sale: per qualche secondo chi è a bordo pesa 1,8 volte il normale. Poi il pilota toglie spinta e l’aereo segue la parabola di un sasso lanciato. Aereo, persone ed esperimenti cadono insieme, e dentro la cabina il peso sparisce. Alla fine l’aereo torna in volo livellato, passando di nuovo per 1,8 g.
Sull’Airbus A310 ZERO-G, che vola per le agenzie spaziali europee, l’assenza di peso dura da 20 a 22 secondi, per 31 parabole a volo. Su un piccolo aereo di aviazione generale dura circa 8 secondi, con da 4 a 6 parabole a volo, ma costa molto meno. Il nostro volo, il 19 novembre 2025, ci è stato offerto da RINA e QBT.
- Risalita a 1,8 g l’aereo tira su il muso
- 8 secondi senza peso aereo ed esperimenti cadono insieme
- Uscita a 1,8 g l’aereo torna in volo livellato
I numeri del grafico
| Tempo (s) | Gravità a bordo (g) |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 5 | 1 |
| 6,5 | 1,8 |
| 11 | 1,8 |
| 12 | 0 |
| 20 | 0 |
| 21 | 1,8 |
| 25,5 | 1,8 |
| 27 | 1 |
| 32 | 1 |
I numeri del grafico
| Aereo | Durata a ogni parabola |
|---|---|
| Airbus A310 ZERO-G (aereo per voli parabolici) | da 20 a 22 s |
| Piccolo aereo (come nel nostro volo) | circa 8 s |
Le celle di Hele-Shaw
Una cella di Hele-Shaw sono due lastre di vetro vicinissime. Il fluido che scorre fra le lastre si muove come l’acqua in una roccia porosa: per questo la cella è un piccolo laboratorio per i materiali porosi, per i microreattori chimici e per i dispositivi lab-on-chip.
Le nostre celle sono piene d’acqua distillata e illuminate da dietro. Una pompa a siringa soffia bolle d’aria a portata costante e un telefono riprende tutto il volo. A terra le bolle salgono, spinte dal galleggiamento; a 1,8 g salgono più in fretta; senza peso il galleggiamento sparisce, e contano solo la tensione superficiale e la viscosità.
Gli esperimenti già pubblicati mostrano quanto pesa la gravità: quando un fluido ne spinge un altro in una cella di Hele-Shaw, il fronte si apre in dita. Su voli parabolici la distanza fra le dita è circa 3 volte lo spessore della cella senza peso, contro circa 5 volte a terra.
| Celle | vetro, molto sottili | piene d’acqua distillata |
|---|---|---|
| Bolle | aria | soffiata a portata costante |
| Pompa | a siringa | infusionale |
| Luce | da dietro | per vedere il contorno delle bolle |
| Supporto | in legno | fissato all’aereo |
| Ripresa | telefono | per tutto il volo, anche a 1,8 g |
La legge di Jurin
In un tubo sottile un liquido sale da solo: le forze fra liquido e vetro lo tirano su, finché il peso della colonna non le bilancia. L’altezza della colonna la dà la legge di Jurin.
h = 2 · γ · cos θ / (ρ · g · r)
h altezza della colonna
γ tensione superficiale del liquido
θ angolo fra liquido e vetro
ρ densità del liquido
g accelerazione di gravità
r raggio interno del tuboA 1,8 g la colonna si accorcia di 1,8 volte. A 0 g non esiste più un’altezza di equilibrio: il liquido continua a salire finché trova tubo.
Nella formula la viscosità non c’è: decide quanto tempo serve per arrivare, non dove si arriva. Per questo abbiamo scelto tre liquidi molto diversi: l’acqua come riferimento, il dimetiletere, poco viscoso, e la glicerina, circa 1400 volte più viscosa dell’acqua. Il dimetiletere a temperatura ambiente è liquido solo in pressione, a circa 5 bar.
I numeri del grafico
| Liquido | Altezza della colonna |
|---|---|
| Acqua (a 1 g) | 29,7 mm |
| Acqua (a 1,8 g) | 16,5 mm |
| Glicerina (a 1 g) | 20,5 mm |
| Glicerina (a 1,8 g) | 11,4 mm |
Il prossimo passo: un esperimento su un razzo
Su un razzo, la spinta della partenza diventa un laboratorio: per pochi secondi l’accelerazione arriva a molte volte quella di gravità. Progettiamo un esperimento di biofisica per Colombo 3, il razzo della nostra squadra Rocket.
I soggetti sono due. Cellule vive: come l’accelerazione deforma il citoscheletro e gli organelli, e se cambia il modo in cui la cellula usa i suoi geni. Cristalli di proteine: quelli cresciuti in orbita sono più grandi e regolari, ma al rientro sulla Terra subiscono urti fino a 67 g e si rovinano. Riprodurre quegli urti aiuta a capire come proteggerli.
Il carico segue il regolamento della European Rocketry Challenge: almeno 1 kg, in un formato standard. Il nostro modulo è un CanSat: un cilindro da 66 mm di diametro e 115 di altezza, fra 300 e 350 g, del tutto indipendente dal razzo.
| Carico minimo | 1 kg | senza limite superiore |
|---|---|---|
| Formato CanSat | 66 × 115 mm | da 300 a 350 g a modulo |
| Formato CubeSat | 100 × 100 × 100 mm | da 1000 a 1330 g |
| Formato PocketSat | 50 × 50 × 50 mm | da 200 a 250 g |
| Zavorra | deve poter sostituire il carico | senza cambiare il volo del razzo |
A che punto siamo
- Estate 2025Abbiamo scelto i due esperimenti: la legge di Jurin e le bolle nelle celle di Hele-Shaw.
- 19 novembre 2025Abbiamo portato i due esperimenti su un volo parabolico, con RINA e QBT, e ripreso tutto il volo.
- Dopo il voloAbbiamo presentato i primi risultati in una conferenza a Fisica, all’Università di Genova, la prima di un ciclo con RINA.
- OggiElaboriamo i dati per una pubblicazione e progettiamo un esperimento da portare su un razzo, in formato CanSat.
Foto
Video
Con chi lo facciamo
Fonti
- Presentazione del Deep-Tech Showcase, Palazzo della Borsa, 21 aprile 2026.
- Presentazione di Zero-G all’evento dell’11 dicembre 2025.
- ESA, European Users Guide to Low Gravity Platforms, capitolo Parabolic Flights.
- QBT, servizio di voli parabolici G0Flight: g0flight.ch.
- Miscible viscous fingering in microgravity, Physics of Fluids 21, 054107, 2009.
- McPherson e DeLucas, npj Microgravity, 2015, sui cristalli di proteine in orbita.
- European Rocketry Challenge, Rules and Requirements, versione 5, 2024.
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