Scritto: Venerdì, 20 Maggio 2022 02:02 Ultima modifica: Giovedì, 26 Maggio 2022 07:38

Starliner, esame senza appello


Il veicolo per equipaggio CST-100 Starliner della Boeing è decollato per il suo secondo volo di prova dopo il pessimo tentativo compiuto nel dicembre 2019 e quello nemmeno iniziato ad agosto 2021. L'arrivo alla ISS, se tutto proseguirà come previsto, è previsto per venerdì 20 maggio.

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Nella foto il decollo del razzo Atlas 5 per la missione OFT-2 di Starliner.
Nella foto il decollo del razzo Atlas 5 per la missione OFT-2 di Starliner.
Credito: NASA/Boeing/ULA

AGGIORNAMENTO 20/5/22 ore 23:00 - Nella serata di venerdì la NASA e la Boeing hanno deciso di procedere con l'avvicinamento e l'attracco alla ISS, sempre previsto per le 23:10 UTC (le 1:10 italiane di sabato 21 maggio 2022). Al momento in cui scriviamo queste righe la capsula si sta avvicinando senza problemi alla ISS.

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AGGIORNAMENTO 20/5/22 ore 12:00 - Durante l'inserimento in orbita si è avuto il guasto di due propulsori di Starliner. I getti di manovra orbitale e controllo dell'assetto dello Starliner, o OMAC, sono stati utilizzati per l'accensione per l'inserimento in orbita e verranno utilizzati di nuovo per diverse accensioni nel rendez-vous per mettere a punto l'approccio del velivolo alla Stazione Spaziale Internazionale. "Abbiamo avuto due propulsori che si sono guastati," ha affermato Mark Nappi, responsabile del programma Starliner di Boeing. “Il primo aveva funzionato. Si è acceso per un secondo e poi si è spento. Il sistema di controllo del volo ha fatto quello che doveva e lo ha passato al secondo propulsore. Si è acceso per circa 25 secondi e poi si è spento. Ancora una volta, il sistema di controllo del volo ha preso il sopravvento, ha fatto quello che doveva, ed è passato al terzo propulsore e abbiamo avuto un inserimento orbitale riuscito," ha detto Nappi. 

boeing starliner ift2 thruster pod pad

 La navicella Starliner è rimasta in rotta per attraccare alla stazione spaziale intorno alle 23:10 UTC di venerdì, ma i responsabili hanno detto che gli ingegneri analizzeranno il problema del propulsore durante la notte prima di una riunione della direzione venerdì mattina per decidere se procedere con l'approccio alla stazione. Steve Stich, responsabile del programma dell'equipaggio commerciale della NASA, ha affermato che il veicolo spaziale ha "un sacco di ridondanza" per completare il volo di prova senza i propulsori guasti. I propulsori che si sono spenti durante l'accensione per l'inserimento in orbita si trovano in uno dei quattro pod di propulsione posti sul modulo di servizio di Starliner. 

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 Nove mesi dopo che i problemi alle valvole avevano causato la cancellazione del suo precedente tentativo di lancio, la navicella spaziale Starliner di Boeing è decollata per svolgere la sua missione Orbital Flight Test 2. Il decollo è avvenuto grazie ad un razzo Atlas V della United Launch Alliance. OFT-2 è decollato dallo Space Launch Complex 41 a Cape Canaveral alle 18:54:36 locali (le 22:54 UTC), diretta verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

 Orbital Flight Test 2, o OFT-2, è una ripetizione della missione OFT 2019 di Starliner, ora nota anche retrospettivamente come OFT-1. Un test senza equipaggio della navicella spaziale Starliner, sviluppato da Boeing per il Commercial Crew Program (CCP) della NASA, l'OFT originale era stato inteso come l'ultimo passo prima che la NASA affidasse gli astronauti alla capsula in un Crewed Flight Test (CFT). A causa del fallimento dell'OFT originale nel completare una serie di obiettivi chiave, tra cui l'appuntamento e l'attracco con la Stazione Spaziale Internazionale, la missione OFT-2 è stata aggiunta prima del volo con equipaggio.

 Un'indagine successiva alla prima missione OFT aveva individuato tre gravi problemi. Il più significativo era che il Mission Elapsed Timer aveva funzionato in modo errato, con il risultato che la navicella spaziale non eseguiva la sua accensione per l'inserimento in orbita all'ora pianificata. Ciò le impedì di raggiungere la stazione spaziale, anche dopo che l'accensione era stata infine comandata manualmente. Starliner aveva anche sofferto di problemi di comunicazione spazio-terra intermittenti che interessavano il comando e il controllo durante la missione OFT. Durante la missione è stato riscontrato anche un problema software con la sequenza di separazione del modulo di servizio, che avrebbe potuto comportare la perdita del veicolo se non fosse stato identificato e risolto prima che Starliner tornasse sulla Terra.

 Il nuovo volo, OFT-2, era stato originariamente programmato per il lancio l'anno scorso, con il lancio del veicolo spaziale per la prima volta sullo Space Launch Complex 41 (SLC-41) in cima all'Atlas V AV-082 in preparazione per il decollo alla fine di luglio. Questo venne ritardato al 3 agosto, in parte a causa di problemi alla stazione spaziale dopo l'arrivo del modulo Nauka pochi giorni prima del lancio pianificato di Starliner. Il tentativo di lancio dell'agosto 2021 venne cancellato dopo le indicazioni che 13 valvole nel sistema di propulsione del modulo di servizio erano in una configurazione errata. Il lavoro successivo per risolvere il problema sulla rampa di lancio e dopo il rollback al Vertical Integration Facility (VIF) non ebbe successo - con quattro valvole rimaste bloccate dopo la risoluzione dei problemi nel VIF - e il veicolo spaziale doveva essere disarmato e restituito alla fabbrica di Boeing.

 La causa principale del problema della valvola è stata determinata essere la corrosione da acido nitrico, che si era formato a causa del vapore acqueo nell'aria che reagiva con il tetrossido di di azoto che Starliner utilizza come ossidante. Alla fine, Boeing ha deciso di sostituire il modulo di servizio con uno che avrebbe dovuto svolgere la missione CFT, la prima con equipaggio. Il nuovo modulo di servizio incorpora un sistema di spurgo dell'azoto per aiutare a mitigare il problema, con la modifica anche delle procedure di rifornimento dei veicoli spaziali e pre-lancio.

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Nella foto un dettaglio della capsula Starliner posta sulla sommità del razzo Atlas 5. Credito: NASA/Boeing/ULA

 Starliner è uno dei due veicoli spaziali sviluppati per trasportare gli astronauti da e verso la Stazione Spaziale Internazionale nell'ambito del Commercial Crew Program della NASA. Le missioni OFT e CFT concludono la fase di sviluppo e dimostrazione di questo programma, aprendo la strada a futuri voli di rotazione dell'equipaggio verso la stazione. SpaceX ha già completato queste pietre miliari con la sua navicella spaziale Crew Dragon, l'altro veicolo costruito per questo programma, che sta attualmente intraprendendo la sua quarta missione di equipaggio di lunga durata sulla ISS.

 L'equipaggio commerciale è stato ideato nel 2011 per fornire agli astronauti della NASA l'accesso alla stazione spaziale attraverso veicoli americani, lasciando la NASA libera di concentrare i suoi sforzi di volo spaziale umano interno sul programma di esplorazione ora noto come Artemis. Conosciuto anche come Crew Space Transportation 100 (CST-100), Starliner è costituito da una capsula riutilizzabile che può ospitare teoricamente sette astronauti - anche se in genere ne volerà fino a quattro - e un modulo di servizio a perdere (SM). L'SM ospita l'equipaggiamento di supporto della missione, inclusi propulsori, propellente e pannelli solari, e viene gettato via alla fine della missione per bruciare nell'atmosfera. Starliner è progettato per trascorrere fino a 220 giorni nello spazio attraccato a una stazione spaziale e può operare fino a 60 ore in volo libero.

 OFT-2 segna il primo volo della navicella spaziale Starliner numero 2, che non è stata ancora nominata. Il veicolo spaziale numero 3, ora chiamato Calypso, ha effettuato la missione OFT originale e ora dovrebbe volare di nuovo per il CFT quando Starliner trasporterà gli astronauti per la prima volta. Per lanciare Starliner, Boeing ha stretto una partnership con United Launch Alliance (ULA). Il veicolo spaziale è decollato su un razzo Atlas V N22 a due stadi, che lo ha trasportato per la maggior parte del percorso in orbita. Starliner ha quindi completato l'inserimento orbitale utilizzando i propri sistemi di propulsione prima di iniziare un inseguimento di un giorno per raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale.

 La configurazione N22 di Atlas V, utilizzata solo per le missioni Starliner, consiste in un primo stadio Common Core Booster (CCB), con due motori a razzo solido e uno stadio superiore Centaur (DEC) bimotore. La navicella Starliner è montata in cima al Centaur. Il razzo non ha una carenatura del carico utile, tuttavia una gonna aerodinamica è attaccata all'adattatore del veicolo di lancio all'estremità poppiera del modulo di servizio dello Starliner per aiutare a proteggere lo stadio superiore dai carichi aerodinamici durante la salita.

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Nella foto il razzo Atlas 5 con la capsula Starliner sulla rampa SLC-41 di Cape Canaveral. Credito: NASA/Boeing/ULA

 Il razzo che ha eseguito il lancio di giovedì aveva il numero di matricola AV-085. Per il suo tentativo di lancio del 2021, OFT-2 era originariamente impilato sopra l'AV-082, ma dopo i ritardi della missione di Starliner, il razzo venne smontato. Il CCB ha volato con un Centaur monomotore come parte dell'AV-096, che ha lanciato la missione Lucy della NASA lo scorso ottobre, mentre il Centaur bimotore dell'AV-082 fa ora parte del veicolo AV-085 che è stato incaricato di trasportare OFT-2.

 Un nuovo CCB è stato consegnato a Cape Canaveral in aprile utilizzando la chiatta Pegasus della NASA. Pegasus, che in precedenza è stato utilizzato per fornire i serbatoi esterni dello Space Shuttle e, più recentemente, lo stadio centrale dello Space Launch System (SLS) per la missione Artemis 1, è stato utilizzato per questa consegna poiché la nave da trasporto RocketShip dell'ULA era in fase di manutenzione in bacino di carenaggio. Anche il solito metodo di consegna di riserva, un aereo Antonov An-124, non era disponibile a causa della guerra in Ucraina.

 La struttura di lancio della costa orientale di Atlas V è lo Space Launch Complex 41 (SLC-41) presso la Cape Canaveral Space Force Station. SLC-41 è costituito da un'unica piattaforma di lancio, con razzi assemblati su una piattaforma mobile nella vicina Vertical Integration Facility (VIF) prima di essere spostati in posizione per il lancio. SLC-41 era stato originariamente costruito per la famiglia di razzi Titan, che ha servito fino al 1999 quando ha iniziato la conversione per Atlas. Questa rampa sarà utilizzata anche dal prossimo razzo di ULA, Vulcan.

 Il CCB è stata la prima parte dell'AV-085 ad arrivare al VIF, con la pietra miliare del Launch Vehicle on Stand (LVOS) - che ha segnato l'inizio dell'assemblaggio con il booster sollevato in posizione sulla piattaforma di lancio mobile – operazione svoltasi il 20 aprile. Centaur è stato impilato su di esso sei giorni dopo, prima che Starliner arrivasse, il 4 maggio. La Flight Readiness Review della missione si è conclusa l'11 maggio, confermando che la NASA e la Boeing erano felici di procedere con il lancio. Questa è stata seguita da una revisione della preparazione al lancio, completata con successo martedì, che ha aperto la strada ad Atlas per il lancio. Il primo movimento si è verificato alle 10:14 EDT di mercoledì, con Atlas e la sua piattaforma di lancio mobile arrivate in posizione sulla rampa di lancio 58 minuti dopo.

 Il lancio di Starliner segna la 150esima missione per la United Launch Alliance, che è stata costituita nel 2006 come una partnership tra Boeing e Lockheed Martin per far funzionare i razzi Atlas e Delta delle società e per commercializzarli al governo degli Stati Uniti. La compagnia gestisce veicoli Atlas V e Delta IV, avendo operato anche con il precedente razzo Delta II fino al suo ritiro nel 2018. Il suo razzo di prossima generazione, Vulcan, dovrebbe attualmente effettuare il suo primo volo verso la fine dell'anno.

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Nell'immagine la capsula Starliner sul tracciato dell'orbita con la quale insegue la ISS dopo l'immissione in orbita. Credito: NASA/Boeing/ULA

 Atlas V è stato originariamente sviluppato da Lockheed Martin in risposta al programma Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) della US Air Force, ora il programma National Security Space Launch (NSSL) della Space Force. Ha volato per la prima volta nell'agosto 2002, con la missione di giovedì è il suo 93esimo volo. Il razzo ha un record di successo quasi perfetto, non avendo mai perso una missione. Ha completato con successo 91 missioni prima di OFT-2, con un solo fallimento parziale. Ciò si è verificato durante il decimo volo di Atlas V nel 2007, quando una coppia di satelliti del National Reconnaissance Office sono stati collocati in un'orbita leggermente fuori bersaglio a causa di una perdita di propellente. Nonostante ciò, i satelliti sono stati in grado di correggere la loro orbita e sembrano aver svolto una missione nominale. Questo è anche l'unico inconveniente sul record di successo altrimenti perfetto di ULA; i suoi razzi Delta non hanno riscontrato alcuna anomalia dal loro trasferimento dalla Boeing.

 Il lancio di giovedì è iniziato con l'accensione del motore RD-180 alla base del Common Core Booster di AV-085, che è avvenuto a T-2,7 secondi nel conto alla rovescia. L'RD-180, sviluppato dall'organizzazione russa Energomash, brucia propellente cherosene RP-1 e ossigeno liquido, alimentando il booster Atlas mentre questi sale nell'atmosfera. Quando il conto alla rovescia è passato T-0, i due motori a razzo solido (SRM) Aerojet Rocketdyne AJ-60A fissati alla base del primo stadio si sono accesi, fornendo un calcio aggiuntivo durante le prime fasi del volo.

 Il decollo è avvenuto a T+1,1 secondi, poiché la spinta dell'RD-180 e dei motori a razzo solido supera il peso del veicolo a pieno regime. Atlas ha iniziato ad allontanarsi dalla sua rampa di lancio, iniziando una manovra di beccheggio e imbardata a T+6 secondi per posizionarsi su una traiettoria verso nord-est mentre Starliner punta verso la ISS. Il razzo ha sorvolato l'Oceano Atlantico con un azimut di 50,4 gradi. A circa un minuto dall'inizio del volo, Atlas ha sperimentato Max-Q, l'area di massima pressione dinamica, dove ha subito i maggiori carichi dovuti alle sollecitazioni aerodinamiche. Quattro secondi e mezzo dopo, la sua velocità ha superato Mach 1, la velocità del suono. Gli SRM si sono esauriti circa 90 secondi dopo il decollo ma sono rimaste attaccate al primo stadio fino al minuto T+2 e 19,7 secondi per garantire che la densità dell'aria fosse sufficientemente bassa da potersi separare in modo pulito, e lo hanno fatto per non entrare in collisione con l'estremità poppiera del CCB mentre cadevano.

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Nell'immagine, tratta dal webcast, il momento del distacco di uno dei due booster di spinta. Credito: NASA/Boeing/ULA

 Booster Engine Cutoff (BECO) ha segnato la fine del volo del primo stadio, con il CCB che ha spento il suo motore RD-180. Questo è avvenuto quattro minuti e 34,9 secondi dopo il lancio, con la separazione dello stadio avvenuta circa sei secondi dopo. Durante un breve periodo di volo inerziale, i motori di Centaur hanno iniziato la loro sequenza di preavvio mentre la copertura che proteggeva il boccaporto di attracco di Starliner è stata rilasciata. Il Main Engine Start 1 (MES-1) di Centaur è avvenuto circa 10 secondi dopo la separazione degli stadi, con i due motori RL10 che si sono accesi per eseguire la loro unica accensione pianificata. Questi motori bruciano propellente criogenico: idrogeno ed ossigeno liquido.

 Per la missione di giovedì è stata utilizzata la versione RL10A-4-2 di questi motori. Questa è la versione del motore che è stata utilizzata per tutti i lanci di Atlas V prima del 2014, tuttavia da allora è stata gradualmente eliminata per le missioni Centaur monomotore a favore dell'RL10C-1. Questo ha un ugello più largo rispetto alle varianti RL10A e quindi non può essere utilizzato in configurazioni bimotore, richiedendo un ritorno al modello precedente di motore per questo volo. 

 Lo stadio superiore Centaur è stato originariamente sviluppato negli anni '60, con lo standard di configurazione a doppio motore per la maggior parte della sua storia mentre ha attraversato diverse generazioni di modifiche e miglioramenti. Il Centaur monomotore è stato introdotto nel 2000 sull'Atlas III di breve durata ed è diventato standard su Atlas V, i cui unici lanci con Centaur bimotore sono stati Starliner OFT e ora OFT-2. Anche le future missioni Starliner utilizzeranno questa configurazione.

 Durante il lancio di OFT-2, Centaur ha acceso i suoi motori solo una volta, per una durata di sette minuti e cinque secondi e mezzo. Circa venti secondi dopo l'accensione, l'aeroskirt che protegge lo stadio dalle forze aerodinamiche si è separato poiché non è più necessario al di fuori dell'atmosfera. L'accensione di Centaur ha lasciato Starliner in un'orbita di 72,9 x 181,5 chilometri inclinata a 51,6 gradi, con la separazione del veicolo spaziale che si è verificata tre minuti dopo lo spegnimento del motore principale (MECO).

 Il perigeo, o punto più basso, dell'orbita di dispiegamento pianificato di Starliner si trova all'interno dell'atmosfera, il che significa che non è un'orbita stabile, e il veicolo spaziale rientrerebbe prima di completare una singola rivoluzione se dovesse rimanere su questa traccia. Una pietra miliare fondamentale nella missione è stata quindi l'accensione per l'inserimento in orbita, utilizzando i propulsori Orbital Maneuvering and Attitude Control (OMAC) del veicolo spaziale. Questo è avvenuto dopo 31 minuti di tempo trascorso dalla missione ed ha sollevato il veicolo spaziale in un'orbita più stabile.

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Nell'immagine le varie fasi dell'ascesa dello Starliner verso l'orbita. Credito: NASA/Boeing/ULA

 Starliner impiegherà poco più di un giorno per raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale. Oltre alle manovre necessarie per tenerlo sulla buona strada per l'appuntamento, il veicolo spaziale sarà sottoposto a una serie di dimostrazioni, tra cui un'interruzione di accensione, un controllo RCS e un test di mantenimento dell'assetto, comando spazio-spazio per garantire l'equipaggio del L'ISS può inviare istruzioni al veicolo spaziale e controlli dei sensori VEST (Electro-optical Sensor Tracking Assembly) basati sulla visione che guideranno il suo attracco automatico con la stazione.

 Starliner dovrebbe attraccare con la ISS alle 23:10:24 UTC di venerdì – o 24 ore, 15 minuti e 39 secondi di tempo trascorso della missione. Si attraccherà al boccaporto anteriore del modulo Harmony, tramite l'adattatore di accoppiamento pressurizzato 2 (PMA-2) e l'adattatore di aggancio internazionale (IDA-F). Starliner rimarrà sulla ISS per circa quattro giorni prima di sganciarsi per iniziare il suo ritorno sulla Terra. Dopo un'accensione dei motori per l'uscita dall'orbita, la capsula e il modulo di servizio si separeranno. Il modulo di servizio brucerà al rientro, mentre la capsula di Starliner atterrerà al White Sands Space Harbor nel New Mexico. Se la missione OFT-2 verrà completata con successo, la prossima missione di Starliner sarà il Crewed Flight Test (CFT) che porterà gli astronauti in orbita per la prima volta. Dopo il suo utilizzo nella missione OFT-2, la capsula Starliner numero 2 dovrebbe essere rinnovata e attualmente dovrebbe volare di nuovo nella prima missione operativa dell'equipaggio, che seguirà il completamento con successo del CFT.

 Si è trattato del 57esimo lancio orbitale globale del 2022, il 56esimo a concludersi con successo.

Letto: 209 volta/e Ultima modifica Giovedì, 26 Maggio 2022 07:38

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Massimo Martini

Sono appassionato di astronomia e di astronautica fin da quella notte del luglio 1969 quando, a poco più di sei anni, vidi i primi uomini mettere piede sulla Luna. La passione è cresciuta con gli anni e, sebbene non si sia trasformata in attività lavorativa, sono diventato un grande appassionato. Nel 1992, in pieno viaggio di Nozze, sono riuscito a trascinare persino la mia dolce metà al Kennedy Space Center per vedere il lancio del primo italiano nello spazio. Dal 2000 al 2017 ho realizzato e curato il sito astronautica.us che è stato sempre aggiornato ed il più possibile affidabile nelle informazioni. Purtroppo, per motivi personali sono stato costretto a chiudere il sito nel luglio 2017.
Sono stato, assieme a mia moglie, uno dei responsabili delle prime tre edizioni della convention 'AstronautiCON', che hanno visto anche la presenza di illustri ospiti nel campo astronautico. Al momento collaboro saltuariamente con la rivista del settore 'Spazio Magazine', attivamente con il sito aliveuniverse.today ed ho una rubrica fissa astronomica sul magazine locale 'Quello che c'è'.

www.astronautica.us | Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
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