L’agenzia spaziale statunitense prepara il primo volo di prova del vettore che andrà sulla Luna.
di Brittany Sauser
Una delle più vaste strutture al mondo, l’edificio per l’assemblaggio dei vettori del Kennedy Space Center, in Florida, è l’ultima fermata per la navetta spaziale prima di salire sulla rampa di lancio. Ma con il previsto ritiro degli shuttle nel 2010, l’imponente edificio sta già ospitando il prossimo vettore spaziale della NASA.
I razzi Ares sono una parte fondamentale del progetto Constellation, il piano della NASA per nuove missioni spaziali con equipaggio sulla Luna e possibilmente su Marte e oltre. A differenza dei suoi predecessori, gli Ares useranno due vettori diversi per il lancio separato dell’equipaggio e del carico. Ares I porterà gli uomini nello spazio, mentre Ares V trasporterà hardware di grandi dimensioni come quello necessario per mettere in piedi una base lunare.
Ares I-X, il primo vettore spaziale a essere collaudato in circa quaranta anni, è diviso in grandi pezzi all’interno dell’edificio per l’assemblaggio, in attesa del volo di prova previsto per la fine di agosto. “Questo volo ci consentirà di definire il modello di Ares I ed eliminare le ultime incertezze, in modo che ci sia una maggiore tranquillità quando il primo razzo volerà con l’equipaggio umano a bordo”, afferma Jon Cowart, vicedirettore del progetto Ares I-X, al Kennedy Space Center. L’obiettivo principale è la raccolta di dati durante i primi due minuti di ascesa, quando il razzo è più esposto a guasti. A questo scopo, l’I-X prevede una combinazione di sistemi reali e simulati ed è dotato di circa 700 sensori che misureranno carico, pressione, vibrazioni, temperatura, acustica, sollecitazioni e movimenti in diversi punti del razzo e in fasi differenti del volo. I sensori raccoglieranno informazioni sulle prestazioni del razzo nelle zone più turbolente dell’atmosfera, sulla separazione dei suoi stadi, sul recupero dei razzi ausiliari.
Un cocktail di vecchie e nuove tecnologie
Entrare nel capannone High Bay 4 è come muoversi all’interno di un grande stadio al coperto. Al centro del magazzino si trovano cinque grandi cilindri d’acciaio, chiamati stacks, che saranno assemblati nell’Ares I-X. Intorno a loro si vede un assortimento apparentemente casuale di gru, cassette portautensili, computer portatili e sedie girevoli.
Il primo stadio dell’Ares I includerà un razzo ausiliare a combustibile solido, al quale è stato aggiunto un quinto segmento. Il suo modello è derivato dal sistema di propulsione della Space Shuttle, che utilizza due razzi RSB (solid rocket boosters) a quattro segmenti e impiegherà lo stesso propellente appositamente formulato. “Non volevamo ricominciare da capo”, dice Steve Cook, dirigente dell’ufficio per il progetto Ares al Marshall Space Flight Center, a Huntsville, in Alabama. “Abbiamo fatto un cocktail tra ciò che funzionava meglio nel passato e la moderna tecnologia”. Ares I-X utilizzerà il razzo RSB a quattro segmenti, con l’aggiunta di un quinto segmento fittizio collocato nella parte superiore. Il segmento inerte contrassegna l’inizio del primo cilindro d’acciaio e si compone di diversi pezzi di grandezze simili, tutti di un bianco uniforme (il quinto motore del razzo permetterà ad Ares I di sollevare più peso e raggiungere una maggiore altitudine, ma non è necessario per il volo di prova).
Vicino alla parte inferiore del simulatore del quinto segmento si trova il modulo delle apparecchiature avioniche del primo stadio, che controllerà le componenti del vettore e comunicherà con lo stadio superiore. Il modulo, per esempio, invierà il segnale per accendere i motori, controllare il percorso di volo con il movimento dell’ugello del motore, iniziare la sequenza di separazione del vettore e comandare il sistema di recupero del paracadute. Il modulo raccoglierà anche importanti dati sul volo di prova, soprattutto sulle prestazioni del sistema di controllo di volo. Nel disegno finale, tuttavia, i dispositivi avionici saranno ospitati nello stadio superiore del razzo, in quanto il propellente riempirà il quinto segmento.
Montati sulla sommità del simulatore del quinto segmento ci sono la gonna superiore e la sua estensione, che contengono il sistema di recupero del paracadute; ciò consentirà al primo stadio, dopo essersi distaccato dallo stadio superiore, di ammarare senza rischi nell’oceano, dove può essere recuperato per il successivo riutilizzo. Il sistema consiste di un computer che innesca la separazione, una piccola carica esplosiva che apre il metallo e cinque paracadute.
I vettori di Ares sono più pesanti di quelli della navetta spaziale e cadranno da un’altitudine maggiore e più rapidamente. Per compensare queste differenze, i paracadute del veicolo di lancio sono più grandi e più resistenti, ma grazie ai nuovi materiali anche più leggeri. I paracadute si apriranno in tre stadi, a partire da quando i vettori raggiungeranno l’altitudine di circa 4.500 metri. L’apertura completa non solo rallenterà i vettori per la fase di ammaraggio, ma li posizionerà nel giusto modo per prevenire danni.
Alla punta estrema della struttura di 24 metri si trova l’interstadio, che segnala l’inizio dello stadio superiore e contiene il sistema destinato a controllare le forze che provocano la rotazione del razzo durante il volo. L’interstadio dell’Ares I trasporterà anche il motore J-2X del razzo, che alimenterà lo stadio superiore; non farà parte del volo di prova, anche se il suo peso è stato preso in considerazione.
Gli altri tre cilindri simulano la forma e il peso del resto dello stadio superiore. Il secondo cilindro, che è il più corto, rappresenta il serbatoio di ossigeno liquido. Gli ingegneri utilizzano lastre d’acciaio come zavorra per simulare il peso del carburante. Il terzo cilindro, alto quasi 14 metri, sfoggia il logo della NASA e tre emblemi che rappresentano la missione. Per il volo di prova, questo cilindro ha una funziona esclusivamente strutturale e rimarrà vuoto. In Ares I, invece, ospiterà buona parte del serbatoio di ossigeno liquido, il computer di volo e le apparecchiature avioniche che controllano i diversi aspetti del volo. Il quarto cilindro, con la bandiera americana, ospita una parte del serbatoio di idrogeno, che occupa entrambi i cilindri; anche questo è zavorrato con lastre d’acciaio.
L’ultimo cilindro di Ares I-X è il modello a grandezza naturale, a forma di cono, del modulo dell’equipaggio e del sistema di arresto del lancio della capsula Orion. Lo stadio superiore e il modulo dell’equipaggio costituiranno un quarto del peso del razzo assemblato. Per il volo dell’Ares I-X, in questo stadio saranno inseriti i sensori più importanti. Comunque, dopo il distacco gli ingegneri avranno raccolto i dati per loro essenziali e queste parti cadranno in modo incontrollato nell’Oceano Atlantico.
La lunga fase di assemblaggio e i lanci di prova
Ares I-X verrà completato all’interno di questo grande capannone. Gli ingegneri passeranno ancora diverse settimane a mettere insieme i diversi pezzi, manovrandoli delicatamente con le loro imponenti gru. Dall’esterno, la versione definitiva dell’Ares I-X sarà pressoché identica a quella dell’Ares I: un razzo a due stadi, lucido, con il modulo dell’equipaggio in cima, lontano il più possibile dal sistema di propulsione. Per ottenere dati il più possibile accurati dal volo di prova, dovrà essere simile in massa e dimensioni, raggiungendo un’altezza di 99 metri, variando dai 3,7 ai 5,5 metri in diametro e pesando circa 816.000 kg con il pieno di carburante.
Dopo il lancio di agosto, sono previsti altri tre lanci di prova senza equipaggio umano. Ares I-Y sarà identico al razzo finale – nulla di simulato – e il lancio è al momento previsto per il 2013. I lanci dell’Orion 1 e 2, per verificare il modulo dell’equipaggio, sono pianificati per l’anno successivo e il primo lancio di Ares I con equipaggio umano è previsto per il 2015.
La NASA sta puntando il suo futuro sull’esplorazione a lungo termine, andando oltre l’orbita terrestre bassa con l’ausilio dei razzi Ares. “La navetta spaziale è stata una grande conquista, ma ora è necessario un vettore più sicuro e affidabile e che abbia potenzialità superiori”, spiega Cook. Ares I avrà un raggio d’azione più ampio della navetta e garantirà costi inferiori per il mantenimento e il lancio, continua Cook, per cui sarà possibile esplorare zone più remote, con maggiore frequenza. Quando Ares V sarà completato, la NASA spera di stabilire un avamposto sulla Luna, mantenendo una presenza umana dal 2020. La base consentirà di condurre ricerche e sperimentare nuove tecnologie utili per l’esplorazione con equipaggio umano di Marte. “Questo è quanto ha intenzione di fare la NASA”, conclude Cook.
