Mercoledì 17 luglio 2024 la NASA ha comunicato che SpaceX sta costruendo una versione modificata della sua navicella spaziale Dragon Cargo per portare la Stazione Spaziale Internazionale fuori dall'orbita per un rientro controllato e una disintegazione su un tratto di oceano disabitato quando il laboratorio sarà finalmente ritirato nel 2030.
L'ISS Deorbit Vehicle, o DV, sarà un veicolo spaziale unico nel suo genere, costruito su misura, necessario per garantire che la stazione spaziale rientri nell'atmosfera nel luogo preciso e con l'orientamento corretto per assicurare che nessun componente sopravviva. Sarà l'attrito con gli strati dell'atmosfera con un calore di 3.000 gradi del rientro a far si che la ISS si schianti innocua nel mare.
Alla fine di giugno, la NASA aveva assegnato a SpaceX un contratto del valore di 843 milioni di dollari per costruire il veicolo da deorbita, che sarà di proprietà e gestito dall’agenzia spaziale. Il razzo pesante necessario per il lancio non è stato ancora selezionato, ma l'amministratore della NASA, Bill Nelson, ha chiesto al Congresso un totale di circa 1,5 miliardi di dollari per portare a termine l'operazione di deorbitazione.
E non è cosa da poco. L'asse lungo della stazione spaziale, costituito da più moduli pressurizzati dove vivono e lavorano gli equipaggi in visita, misura 66 metri di lunghezza. Il traliccio di alimentazione e raffreddamento del pannello solare del laboratorio, montato ad angolo retto rispetto all’asse lungo, si estende per 94 metri da un’estremità all’altra, come un campo di calcio.
L’intero complesso del laboratorio ha una massa complessiva di 281 tonnellate e si muove nello spazio a una velocità di circa 28.000 km/h, coprendo circa la distanza di 84 campi da calcio al secondo.
Per abbassare con attenzione la sua quota per un rientro controllato, ISS DV trasporterà circa 15 tonnellate di propellente che alimenterà 46 motori a razzo Draco, 30 dei quali saranno montati in una sezione estesa del trunk (il modulo di servizio) per eseguire la maggior parte delle manovre di deorbitazione. Con una massa complessiva di circa 30 tonnellate il DV non potrà utilizzare un Falcon 9 per il lancio, più probabilmente un Falcon Heavy, oppure, se tutto procederà bene per quel progetto, anche una Starship.
Nella foto, scattata da un satellite di Maxar che è transitato vicino alla ISS, si noti il veicolo Starliner attraccato al boccaporto che verrà utilizzato da ISS DV. Credito: Maxar
"Quando prenderemo la decisione di deorbitare la stazione, lanceremo il DV statunitense circa un anno e mezzo prima del rientro," ha affermato Dana Weigel, responsabile del programma ISS presso il Johnson Space Center.
"Lo attraccheremo al boccaporto di prua, faremo una serie di controlli e poi, una volta che saremo convinti che tutto sembra in buone condizioni e che siamo pronti, consentiremo alla ISS di iniziare ad andare alla deriva."
L'ultimo equipaggio della stazione spaziale rimarrà a bordo fino a quando le periodiche accensioni dei propulsori e la sempre crescente "resistenza" nell'atmosfera superiore si uniranno per abbassare il laboratorio ad un'altitudine di circa 329 km. Questo traguardo sarà raggiunto circa sei mesi prima della procedura finale di rientro.
Quando la ISS, ormai senza equipaggio, raggiungerà un'altitudine di circa 225 km, il DV statunitense "effettuerà una serie di accensioni per prepararci alla deorbitazione finale," ha detto Weigel. "E poi, quattro giorni dopo, eseguirà l'ultima accensione di rientro."
I grandi ma relativamente fragili pannelli solari della stazione spaziale si romperanno e bruceranno per primi, insieme alle antenne, ai pannelli dei radiatori e ad altre appendici.
Anche i componenti più massicci - i moduli e l'enorme traliccio di potenza del laboratorio - si romperanno durante l'infernale discesa ad alta velocità, ma si prevede che pezzi grandi quanto una piccola automobile sopravvivranno fino allo schianto nell'oceano lungo uno stretto tratto di 1.900 km. Le aree remote dell'Oceano Pacifico meridionale offrono zone di splashdown disabitate, sebbene un obiettivo finale non sia stato ancora specificato.
Per ottenere un ingresso mirato con precisione, “il veicolo in deorbita avrà bisogno di sei volte il propellente utilizzabile e da tre a quattro volte la generazione di energia e lo stoccaggio dell’attuale navicella spaziale Dragon,” ha affermato Sarah Walker, direttrice della gestione delle missioni Dragon di SpaceX.
“C'è bisogno di carburante sufficiente a bordo non solo per completare la missione primaria, ma anche per operare in orbita in collaborazione con la stazione spaziale per circa 18 mesi. Quindi, al momento giusto, eseguirà una serie complessa di azioni nell’arco di diversi giorni per deorbitare la Stazione Spaziale Internazionale”.
È necessaria una navicella spaziale di qualche tipo perché anche all’attuale altitudine della stazione spaziale di 420 km, esistono ancora tracce di atmosfera. Mentre la stazione vola attraverso quel materiale tenue a quasi 8 km al secondo, le collisioni con quelle particelle agiscono rallentando leggermente il velivolo in un fenomeno noto come resistenza atmosferica.
Nel corso della durata del programma, sono stati effettuati accensioni periodiche dei propulsori da parte dei motori dei moduli russi o delle navi cargo Progress collegate per aumentare l’altitudine del laboratorio secondo necessità per compensare gli effetti della resistenza. Più recentemente, le navi cargo Cygnus di Northrop Grumman hanno aggiunto una modesta capacità di spinta.
Senza questi lanci attentamente pianificati, la stazione alla fine precipiterebbe da sola nell’atmosfera inferiore.
Nel grafico una stima di penetrazione di detriti spaziali nella ISS in funzione della quota ed Configurazione. Credito: NASA
La stazione sorvola ogni punto della Terra compreso tra 51,6 gradi di latitudine nord e sud, coprendo l'intero pianeta tra Londra e la punta del Sud America. In un rientro incontrollato, i detriti della stazione sopravvissuti al riscaldamento in entrata potrebbero colpire la superficie ovunque in quell'area. Sebbene le probabilità di impatti in un’area popolata siano relativamente piccole, nulla di così massiccio come la stazione spaziale è mai rientrato e caduto sulla Terra, e la NASA non vuole correre rischi.
La NASA e i suoi partner della stazione – le agenzie spaziali europea, canadese, giapponese e russa Roscosmos – hanno pianificato fin dall’inizio di portare deliberatamente il laboratorio nell’atmosfera alla fine della sua vita per assicurarne la disgregazione su un tratto di oceano disabitato. Il piano originale era quello di utilizzare i propulsori su più navi cargo russe Progress per abbassare l’altitudine del laboratorio e organizzare una caduta mirata sulla Terra.
"All'inizio della pianificazione della stazione, avevamo considerato di effettuare la deorbitazione attraverso l'uso di tre veicoli Progress," ha detto Weigel. “Ma il segmento Roscosmos non è stato progettato per controllare tre veicoli Progress contemporaneamente. Quindi questo ha rappresentato una piccola sfida.
“Inoltre, la capacità non era proprio quella di cui avevamo veramente bisogno per le dimensioni della stazione. Quindi abbiamo deciso di comune accordo di chiedere all’industria statunitense di dare un’occhiata a cosa potevamo fare dalla nostra parte per la deorbitazione”.
L’anno scorso, la NASA ha cercato proposte del settore e hanno risposto due società: SpaceX e Northrop Grumman. L'agenzia ha annunciato la scorsa settimana che SpaceX si era aggiudicata il contratto.
Al momento la data del 2030 è indicativa e, se le stazioni spaziali commerciali non fossero già operative in quella data, la NASA potrebbe posticipare la fine della ISS ancora di qualche anno. Purtroppo però i vari problemi sorti con l'anzianità dei moduli russi, i primi ad essere stati inviati in orbita, mette a rischio il posticipare la fine programmata ed in sicurezza della ISS.
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