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A che punto siamo con il ritorno degli astronauti NASA sui veicoli spaziali americani?

  • Sabato, 06 Gennaio 2018 17:21
  • Scritto da  Maxi062
Nell'illustrazione artistica il Crew Dragon di SpaceX, sulla sinistra, ed il CST-100 Starliner della Boeing.
Nell'illustrazione artistica il Crew Dragon di SpaceX, sulla sinistra, ed il CST-100 Starliner della Boeing. Crediti: SpaceX e Boeing.

Diamo uno sguardo ai risultati ottenuti dalle compagnie private Boeing e SpaceX ed ai passi futuri nella preparazione delle capsule per l'invio degli astronauti sulla ISS (Stazione Spaziale Internazionale).

Sono trascorsi già sei anni e mezzo dall'ultimo volo di un veicolo spaziale NASA con equipaggio (fu l'ultimo volo del programma Space Shuttle, la missione STS-135 della navetta Atlantis, nel luglio 2011) ma l'agenzia spaziale americana ed i partner industriali, Boeing e SpaceX, saranno sempre più vicini nel 2018 al ritorno del volo spaziale umano dalla Space Coast della Florida.
Nonostante i vari ritardi che entrambe le compagnie private hanno accumulato in questi ultimi anni, per il 2018 prevedono finalmente i primi test di volo per dimostrare che i loro sistemi spaziali sono in grado di soddisfare gli stringenti requisiti di sicurezza della NASA per la certificazione dei veicoli adibiti al trasporto umano, prevista il prossimo anno. 

Dal momento che la NASA ha aggiudicato i contratti a Boeing e SpaceX, le società hanno maturato progetti di sistemi spaziali ed ora dispongono di veicoli spaziali e di veicoli di lancio in fase di sviluppo e test in preparazione dei voli di prova. L'obiettivo del programma Crew Commercial (equipaggio commerciale) della NASA è il trasporto sicuro, affidabile ed economico da e per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) di astronauti dagli Stati Uniti grazie ad un approccio pubblico-privato. NASA, Boeing e SpaceX hanno in corso test significativi, che alla fine porteranno a missioni di prova, quando i sistemi saranno pronti e soddisferanno i requisiti di sicurezza. Il CST-100 Starliner di Boeing verrà lanciato con un razzo Atlas V della United Launch Alliance (ULA) dallo Space Launch Complex 41di Cape Canaveral mentre il Crew Dragon (o Dragon 2) di SpaceX, verrà lanciato con il razzo Falcon 9 dell'azienda dal Launch Complex 39A del Kennedy Space Center.

Dopo il completamento dei test di volo con equipaggio e senza equipaggio, la NASA esaminerà i dati di volo per verificare che i sistemi soddisfino i requisiti per la certificazione. In base alla certificazione della NASA, le compagnie hanno programmato di completare sei missioni con equipaggio sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) a partire dal 2019 e fino al 2024.

Ma ecco uno sguardo al futuro previsto nel 2018.

boeing atlas5 starliner flight cgi

Nell'illustrazione artistica, la capsula Starliner in volo sulla sommità del razzo Atlas V.
Crediti:
Boeing/ULA

Boeing

Il veicolo spaziale: nel 2018, la Boeing continuerà la produzione delle capsule Spacecraft-1, 2 e 3 presso il Commercial Crew and Cargo Processing Facility (C3PF) del Kennedy Space Center della NASA in Florida. La Boeing ha già una versione strutturale del suo veicolo spaziale che verrà sottoposta a carichi, scosse e prove di separazione presso Huntington Beach, in California. La versione strutturale affronterà inoltre una serie di test di accensione presso White Sands, nel New Mexico, oltre a test ambientali che includono frequenze termiche, di vuoto ed elettromagnetiche ad El Segundo, in California. La Boeing e la NASA hanno annunciato, nei primi giorni del 2018, di aver completato l'importante tappa del Design Certification Review (DCR) (la revisione di certificazione del progetto) per il razzo Altas V, destinato a portare nello spazio la capsula Starliner.

Tuta spaziale: la tuta spaziale di Boeing continuerà ad essere sottoposta a test di verifica del sistema integrati. Questi includono i sistemi di controllo ambientale e di supporto vitale, l'immersione in acqua, l'uscita di emergenza nel pre-volo con squadre di terra, simulazioni di ascesa con i team operativi di missione e l'uscita post-atterraggio.

Test del motore: Boeing e Aerojet Rocketdyne saranno in grado di completare il test dei motori di aborto e dei propulsori che spingeranno lo Starliner. Ciascuno dei quattro motori di aborto al lancio e 48 propulsori verranno testati presso il White Sands Test Facility nel New Mexico prima dell'installazione sul modulo di servizio.

Test di paracadutismo: Boeing continuerà nel 2018 con il programma di test del paracadute di Starliner. Ad oggi, Boeing ha completato due dei cinque test di qualifica pianificati. Uno dei test prevede un gigantesco pallone pieno di elio che solleverà una versione a grandezza naturale del veicolo spaziale sul deserto del Nuovo Messico prima di rilasciarlo. L'astronave salirà a più di 300 metri al minuto prima di cadere da un'altitudine di oltre 12.000 metri. Qui inizierà una sequenza di spiegamento del paracadute per pianificata, che coinvolgerà due piccoli paracadute di stabilizzazione e tre pilota di estrazione per i tre paracadute principali che rallenteranno la navicella per un atterraggio sicuro a terra. Il prossimo anno è previsto un test dei paracadute che impiegherà un veicolo a forma di freccia rilasciato da un aereo C-17 vicino a Yuma, in Arizona.

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Tecnico al lavoro su una delle capsule Starliner di Boeing in fase di montaggio presso il Kennedy Space Center..
Crediti: NASA/Kim Shiflett

Space Launch Complex 41: Durante il 2018, la Boeing e la United Launch Alliance (ULA) ultimeranno gli ultimi lavori alla piattaforma di lancio in preparazione del complesso Atlas V alle operazioni di volo spaziale umano. Le modifiche sono quasi completate, tra cui l'installazione e il collaudo di una torre di accesso per l'equipaggio, un braccio oscillante, una camera bianca, un sistema di fuga del personale e un sistema a pioggia d'acqua.

Pad Abort Test: nel 2018, la Boeing completerà un banco di prova presso il White Sands Missile Range nel New Mexico per dimostrare la capacità dello Starliner di eseguire in sicurezza una fuga di emergenza della capsula e dei membri dell'equipaggio da un razzo sulla rampa. Durante il test, quattro motori principali e 20 motori di manovra orbitale verranno accesi per simulare un aborto del razzo Atlas V sulla rampa di lancio. Insieme, i motori produrrano circa 85 tonnellate di spinta per circa sei secondi che porteranno il veicolo spaziale ad oltre 1.600 metri di altitudine per portarlo a distanza di sicurezza del veicolo di lancio in caso di emergenza. Al momento opportuno nella sequenza di interruzione, il modulo di servizio si separerà dal modulo dell'equipaggio in modo che quest'ultimo possa paracadutarsi fino a un atterraggio sicuro.

boeing starliner abort test cgi

Nell'illustrazione artistica, lo Starliner durante il test di aborto.
Crediti: Nathan Koga per NSF/L2

Prova di volo orbitale: dopo il lancio dallo Space Launch Complex 41, lo Starliner (Orbital Flight Test – OFT-1) non abitato attraccherà alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Dopo circa due settimane agganciato alla stazione, durante le quali le squadre raccoglieranno dati completi sulle sua prestazioni, il veicolo spaziale tornerà sulla Terra grazie ai paracadute atterrando negli Stati Uniti occidentali. Il test dovrà dimostrare che il veicolo di lancio, lo Starliner, il sistema di terra e il team di Boeing sono pronti a eseguire un test di volo con equipaggio. La missione è attualmente prevista per agosto 2018.

Crew Flight Test: due membri dell'equipaggio saranno a bordo dello Starliner per il primo volo spaziale commerciale della Boeing diretto alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), definito Boe/CFT (Boeing/Crew Flight Test). Il veicolo spaziale verrà lanciato in cima a un razzo United Launch Alliance (ULA) Atlas V dalla rampa Space Launch Complex 41 ed atterrerà nuovamente negli Stati Uniti occidentali. La missione rappresenterà una pietra miliare nel ritorno del volo spaziale umano dagli Stati Uniti. Dopo il test e la certificazione NASA, lo Starliner di Boeing potrà iniziare a volare regolarmente con gli astronauti da e verso la stazione spaziale nelle missioni della NASA. La missione è attualmente prevista per novembre 2018.

Addestramento al recupero: La Boeing, la NASA ed il Dipartimento della Difesa condurranno le prove di addestramento per il recupero dell'equipaggio durante l'anno successivo. Gli ultimi test di prova su scala reale simuleranno il ritorno degli astronauti sulla Terra nella regione occidentale degli Stati Uniti. Lo Starliner di Boeing è progettato per scendere sul terreno, ma vengono anche eseguiti test per preparare gli atterraggi in acqua nel caso di un'emergenza.

 

SpaceX

Il Veicolo spaziale: La SpaceX sta compiendo progressi significativi sulla navicella Crew Dragon a sei posti che l'azienda attualmente ha in varie fasi di produzione e test. Il modulo di qualificazione strutturale di SpaceX è stato sottoposto a numerosi test, che dovrebbero essere completati nella prima metà del 2018. La società continuerà i test hardware e software in corso sul proprio sistema di controllo ambientale e di supporto vitale, o modulo ECLSS, entro l'inizio del 2018. Il modulo equipaggio che sarà utilizzato per supportare la Demonstration Mission 1(SpX-DM1) di SpaceX ha attivato la sua avionica di bordo e ha completato l'integrazione della sezione di pressione del modulo e dei componenti strutturali della sezione di servizio con i preparativi in corso per il suo volo nel 2018. Proseguono i progressi anche sulla capsula destinata alla Demonstration Mission 2 (SpX-DM2) e su quelle destinate alle iniziali missioni della compagnia per la rotazione degli equipaggi.

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Nell'immagine la tuta spaziale di SpaceX di fronte al modello in scala 1:1 della capsula Crew Dragon.
Crediti: SpaceX

Tuta spaziale: La SpaceX proseguirà nel 2018 i test di qualifica e convalida in corso sulle sue tute spaziali avanzate, compresi quelli con i quattro astronauti di prova al volo CCP della NASA per una serie di valutazioni, comprese le valutazioni di adattamento, portabilità e visibilità, oltre ai test di pressione. La società è impegnata nella produzione delle tute personalizzate per ciascuno dei quattro astronauti, che garantiranno una corretta vestibilità ed un volo confortevole da e per la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nella navicella Crew Dragon.

Test Merlin / SuperDraco: il 2018 vedrà test di qualificazione continui e rigorosi sui motori Merlin 1D della versione Block 5 del razzo Falcon 9 e dei MVacD presso lo stabilimento di sviluppo e test dei motori che la società possiede a McGregor, in Texas. Questi motori avanzati sono prodotti da SpaceX presso il loro quartier generale a Hawthorne, in California, e spingeranno rispettivamente il primo e il secondo stadio del Falcon 9 sollevando l'astronave Crew Dragon in orbita per l'incontro con la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Inoltre la SpaceX completerà nel 2018 i principali test di sistema integrato dei propulsori Draco e dei SuperDraco (stampati in 3-D) presso lo stand di prova SuperModule dell'azienda.

Prova di volo Demo-1: La SpaceX punta al secondo trimestre del 2018 (al momento aprile) per la sua prima missione dimostrativa con Crew Dragon da e verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Questa missione senza equipaggio partirà dalla rampa 39A, svolgendo un'importante prova per le successive missioni con gli astronauti della NASA. Utilizzando le funzionalità avanzate di rendezvous ed attraco autonomi di Crew Dragon, la SpaceX eseguirà un profilo di missione completo per testare il Falcon 9 Block 5, il veicolo spaziale Dragon ed i sistemi di terra associati, incluso il Mission Control in Hawthorne.

Test di aborto in volo: La SpaceX è in vista di completare un importante test di aborto durante il volo utilizzando un Falcon 9 ed un Crew Dragon nel periodo tra i due voli dimostrativi che la compagnia svolgerà nel 2018. Con l'utilizzo dei potenti propulsori SuperDraco, costruiti presso la sede dell'azienda in California e testati in Texas, a bordo di Crew Dragon la SpaceX dimostrerà la sua capacità di allontanare rapidamente ed in sicurezza gli astronauti nell'improbabile eventualità di un'anomalia del razzo in volo. Il test sarà condotto dal Launch Complex 39A, presso il Kennedy Space Center.

Prova di volo Demo-2: La SpaceX sta progredendo verso la sua prima missione con equipaggio nell'ambito del Commercial Crew Program – chiamata Demo-2 - nel terzo trimestre dell'anno (settembre 2018). Questa missione vedrà due astronauti della NASA volare da e verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) a bordo del veicolo spaziale Crew Dragon della SpaceX partito dal Launch Complex 39A del Kennedy Space Center della NASA in Florida. Questa missione rappresenterà una pietra miliare nel ritorno dei voli con equipaggio alla stazione spaziale dal suolo americano. Questa seconda missione dimostrativa servirà come precursore delle missioni di rotazione degli equipaggi pienamente operative nell'ambito del programma di equipaggio commerciale della NASA.

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Nella foto l'interno del Crew Dragon con i sei sedili per l'equipaggio.
Crediti: SpaceX

Complesso di Lancio 39A: nel corso del 2017, la SpaceX ha riattivato il Complesso di lancio 39A presso il Kennedy Space Center della NASA, lanciando con successo una dozzina di missioni dalla storica rampa. Nel 2018, la SpaceX continuerà l'aggiornamento di LC-39A per supportare le imminenti missioni di equipaggio commerciale, tra cui l'installazione, in primavera, del braccio di accesso dell'equipaggio e la stanza bianca sulla struttura di servizio fissa dell'LC-39A.

Paracadute: La SpaceX ha completato il primo turno di test di qualificazione per il sistema di paracadute di Dragon Crew nel 2017. Il secondo round di test di validazione del sistema di paracadute sarà completato entro la metà del 2018.

Test di recupero: in preparazione all'improbabile evento di una situazione di recupero insolita, la SpaceX ha lavorato a stretto contatto con la NASA ed il Dipartimento della Difesa per esercitarsi a garantire la sicurezza durante vari scenari di emergenza per il recupero dell'equipaggio. La compagnia completerà un round aggiuntivo di esercitazioni con istruttori di soccorso in acque al largo della costa della Florida nel 2018.

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Nella foto l'astronauta NASA Eric Boe ispeziona il Crew Dragon in fase di montaggio.
Crediti: SpaceX

 

Ricapitolando, sia la Boeing che la SpaceX sperano di poter eseguire i primi voli di prova senza equipaggio entro questo agosto, probabilmente con SpaceX per prima, mentre quelli con equipaggio entro l'anno. Nei voli con equipaggio non sono ancora stati assegnati ufficialmente gli astronauti che vi prenderanno parte ma da tempo Eric Boe e Robert Behnken stanno addestrandosi a stretto contatto con la SpaceX mentre Douglas Hurley e Sunita Williams per Boeing. Se tutto andrà bene, e secondo quale veicolo verrà certificato per primo, la NASA spera di poter svolgere un volo inaugurale, con solo due astronauti, ad aprile (SpaceX) e maggio (Boeing) del 2019, prima di iniziare i voli regolari di rotazione per gli equipaggi della ISS. La prima missione equipaggio commerciale NASA che appare come parte della normale rotazione dell'equipaggio ha un segnaposto nel novembre del 2019, e trasporterà tre membri dell'equipaggio nella sezione statunitense e un membro dell'equipaggio russo. Da quel momento, gli Stati Uniti e la Russia inizieranno ad alternare i voli dell'equipaggio con due voli ciascuno all'anno. Ogni missione dei veicoli commerciali sarà in grado di portare in orbita quattro astronauti invece dei tre delle Soyuz e questo permetterà di portare a sette il numero di residenti sulla ISS, ampliando le sperimentazioni di bordo.

 

Fonti:
NASA: https://www.nasa.gov/feature/nasa-commercial-crew-program-mission-in-sight-for-2018
NASASpaceflight: https://www.nasaspaceflight.com/2018/01/atlas-v-flies-dcr-ahead-starliner-debut/
Spacefact: http://spacefacts.de/schedule/e_schedule.htm
Boeing: http://www.boeing.com/space/starliner/
SpaceX: http://www.spacex.com/crew-dragon

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