Con la cancellazione del programma Costellation e il taglio dei finanziamenti, la NASA ha intrapreso un processo di valutazione del: “cosa si può fare con quello che abbiamo?”
Il programma STS (Space Trasportation System) dello Space Shuttle ha lasciato in eredità un’enorme esperienza e un certo numero di apparati utili:
SSME: Gli RS-25 sono i motori principali della navetta spaziale (Space Shuttle Main Enginer) sono certificati per il volo umano e possono vantare il maggior numero di ore di accensione di ogni altro motore della storia, garantendo una elevata affidabilità
SRB: La tecnologia dei booster a combustibile solido dello Shuttle (Solid Rocket Boosters) è cresciuta molto. specialmente dopo l’incidente che ha causato l’esplosione in volo della navetta Challenger.
ET: l’External Tank, l’enorme serbatoio che conteneva il propellente per gli SSME e forniva il supporto strutturale all’intero complesso durante l’ascesa, è stato più volte migliorato nel corso del programma, riducendone progressivamente il peso.
OMS: Orbital Maneuvering System: I due motori a combustibili ipergolici (a breve un post sui carburanti utilizzati nel volo spaziale) che consentivano alla Space Shuttle di effettuare manovre orbitali tra cui la circolarizzazione dell’orbita dopo il lancio e la de-orbitazione per il rientro a terra.
Fino alla cancellazione del programma Costellation, la NASA aveva sviluppato alcuni sistemi che potrebbero essere utilizzati:
Orion: La capsula equipaggio era già in avanzato stato di progettazione, erano stati fatti anche alcuni test strutturali ed era pronta una prima versione del nuovo scudo termico derivato dal programma Apollo.
Ares I: Fu eseguito un test di lancio dalla storica rampa 39a del complesso di lancio al Kennedy Space Centre in Florida; il test prevedeva il solo primo stadio funzionante, il secondo stadio era costituito da un simulatore di massa inerte, così come la capsula posta sulla sommità del razzo.
Ares V: erano state definite le specifiche del razzo ed era iniziata la progettazione ma ancora non era stato prodotto alcun componente.
LAS: il Launch Abort System aveva già superato brillantemente due test sui motori principali e quelli per il controllo dell'assetto, era previsto che fosse un elemento critico per garantire la sicurezza degli astronauti con la capsula Orion
Gli altri componenti del programma Costellation erano solo abbozzati, il modulo lunare Altair e lo stadio di trasferimento EDS erano fermi allo stato di "concept" quando il programma venne cancellato.
Con un'ottica "al risparmio" la NASA iniziò a definire le specifiche per un progetto che utilizzasse il più possibile le tecnologie già disponibili e che avesse le potenzialità per proseguire l'esplorazione spaziale oltre l'orbita terrestre bassa.
Nasce il progetto SLS: Space Launch System
Per quanto riguarda la capsula si è deciso di adattare ad un più ampio ventaglio di missioni il progetto della capsula Orion, pensata per il programma Costellation.
Lo Space Launch System
la prima versione (Block 1) avrà una capacità di carico pari a 70t in LEO, sarà costituito da un Core Stage derivato dal Externat Tank (ET) dello Space Shuttle riadattato per montare, nella parte inferiore la sezione motori e in quella superiore un interstadio per l'aggancio del secondo stadio.
Il Core Stage sarà provvisto di quattro motori RS-25 (gli SSME usati sulla navetta spaziale). Questi motori sono estremamente affidabili ma meno potenti degli RS-68 che si pensava di utilizzare per Ares V, il vantaggio è che la NASA ne possiede già 18 per le prime missioni, recuperati dalle navette, e non costa molto svilupparne una versione più leggera, e non riutilizzabile (RS-25E), per le missioni successive.
Il profilo di volo del nuovo razzo è diverso da quello dello Space Shuttle, il carburante giunge ai motori più freddo e ad una pressione maggiore, per cui è necessario eseguire dei test su tutti i motori prima di poterli utilizzare.
La maggior potenza di spinta al lancio non sarà fornita dai 4 motori RS-25 ma da due booster a combustibile solido simili agli SRB dello Space Shuttle, che forniranno assieme circa 32MN di spinta, a differenza degli SRB della navetta spaziale, i nuovi booster di SLS avranno 5 segmenti anziché 4 e non saranno recuperati, dopo il loro distacco dal Core Stage precipiteranno nell'oceano.
Il video che segue mostra il test eseguito da Orbital-ATK sui nuovi booster che equipaggeranno SLS.
Il Secondo stadio del nuovo razzo è l'elemento che, assieme ai booster, avrà maggiori sviluppi nelle versioni future del razzo.
Per questa prima versione sarà utilizzato il secondo stadio del razzo Delta IV riadattato, chiamato ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) a Idrogeno e Ossigeno liquido, ha la capacità di accensioni multiple ma non è certificato per il volo umano.
In un primo momento NASA intendeva certificare l'ICPS per il lancio della capsula con equipaggio ma, per ragioni economiche, ha interrotto la certificazione modificando il calendario di lancio: il primo lancio di SLS avverrà a Novembre 2018 e sarà una missione dimostrativa con la capsula Orion senza equipaggio, in questa missione, chiamata Exploration Mission 1 (EM-1) sarà l'unica ad utilizare l'ICPS.
Le risorse prima destinate alla certificazione di ICPS saranno indirizzate allo sviluppo di un nuovo secondo stadio: Exploration Upper Stage (EUS), progettato già per essere utilizzato anche per missioni con equipaggio.
Inizialmente EUS doveva utilizzare il motore J-2X, sviluppato a partire dallo storico J-2 del razzo Saturn ma per ragioni di budget il progetto è stato congelato; al momento non è chiaro quale delle molte proposte sarà finanziata.
Anche i booster a 5 segmenti di derivazione Shuttle saranno sostituiti, nel tempo, da nuovi booster più avanzati, per ora la proposta più accreditata è quella di Orbital-ATK, compagnia che già sta costruendo i booster a 5 segmenti; ATK propone un SRB avanzato chiamato "Dark Knight", utilizzando materiali compositi, in particolare la fibra di carbonio per l'involucro, e nuovi carburanti più efficienti.
Ci sono altre proposte che comprendono razzi a combustibile liquido, alcuni farebbero uso di motori di fabbricazione russa, cosa che con le tensioni politiche attuali, renderebbe ben poco praticabile la loro realizzazione.
La NASA non ha ancora preso una decisione.
Con l'utilizzo del nuovo secondo stadio (EUS), indipendentemente da quale modello sarà realizzato, si arriverà ad una capacità di carico pari a 105t in LEO del razzo SLS Block 1B, quasi quanto quelle del Saturn V (115t).
Il modello di SLS Block 2, vedrà la sostituzione dei booster con una versione più avanzata, come scritto poco sopra, non è ancora chiaro che tipo di motori saranno utilizzati. Le specifiche da raggiungere sono di 130t in LEO, che decreteranno lo Space Launch System block 2 il più potente razzo mai costruito dall'uomo.
Il programma di sviluppo di SLS è stato poi nuovamente rivisto, come racconterò nel prossimo post ;)
Alla prossima.
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