Parte Apollo, parte Boeing 787

Il programma Apollo, che inviò una dozzina di uomini sulla Luna, terminò nel 1972. È passato così tanto tempo che meno della metà di tutti gli americani è abbastanza grande da aver visto una delle sue missioni in diretta TV. Eppure parte della tecnologia alla base di Apollo sta per essere ritirata dalla pensione per il ritorno della NASA sulla Luna, previsto per il 2020.

La capsula dell'equipaggio Orion viaggia nell'orbita terrestre in cima al razzo Ares I, anch'esso in fase di sviluppo (concetto artistico). Per gentile concessione della NASA.

Il nuovo sistema dell'agenzia per viaggiare verso l'orbita terrestre, e poi verso la Luna e Marte, soprannominato Il programma delle costellazioni , essenzialmente duplica le tecnologie delle missioni lunari proposte da Wernher von Braun alla fine degli anni '50 e utilizzate nel programma Apollo. Ad esempio, include un razzo multistadio simile al Saturn V di Apollo, un veicolo dell'equipaggio simile al modulo di comando Apollo e un lander lunare basato direttamente sul lander Apollo.

Il mese scorso, la NASA ha scelto il gigante aerospaziale Lockheed Martin per costruire il veicolo dell'equipaggio, chiamato Orion. Il modulo dell'equipaggio a forma di cono del velivolo e il modulo di servizio cilindrico potrebbero essere appena arrivati ​​dallo Smithsonian Air and Space Museum, tranne per il fatto che sono un po' più grandi delle versioni Apollo e trasportano da quattro a sei membri dell'equipaggio invece di tre.

Tuttavia, secondo i funzionari di Lockheed Martin, Orion farà sembrare l'astronave Apollo un modello T. Il sistema di rientro di Orion, ad esempio, incorporerà le conoscenze raccolte dalle recenti missioni Genesis e Stardust di Lockheed, che hanno recuperato materiali dalle comete. Inoltre, il software e le apparecchiature dell'avionica si baseranno sui sistemi utilizzati nei nuovissimi aerei passeggeri; e un nuovo sistema di interruzione trasporterà gli astronauti lontano dai razzi principali in caso di un disastro di lancio simile al Challenger.

Patrick McKenzie è responsabile dello sviluppo aziendale per il progetto Orion presso Lockheed Martin Space Systems a Denver, CO. Ha parlato con Revisione della tecnologia il 7 settembre sulle tecnologie, vecchie e nuove, che entrano in Orione.

Revisione della tecnologia: Cosa hanno imparato gli ingegneri aerospaziali da Apollo che può essere applicato nel progetto Orion? E perché il tuo design sembra così simile, almeno superficialmente, al modulo di comando e al modulo di servizio Apollo?

Patrick McKenzie: Una delle cose più durature che Apollo ha avuto ragione è stata la forma aerodinamica della capsula, che è anche l'elemento più visibile. Uno dei motivi per cui la NASA ha scelto di adottare la forma di tipo Apollo è il comprovato database di sicurezza che lo accompagna. Quando si esaminano alternative come i design del corpo sollevabile - aeroplani spaziali come lo Shuttle - forniscono cose come un raggio incrociato aggiuntivo [la capacità di guidare verso diversi siti di atterraggio], ma non si è in grado di farli volare in sicurezza nel caso in cui un il sistema di controllo va offline. Un sistema di rientro balistico come una capsula può riportare l'equipaggio in sicurezza in caso di guasto. Ma praticamente tutto il resto di questa capsula è una nuova tecnologia, non necessariamente all'avanguardia, ma sviluppata dopo Apollo.

TR: Quali sono alcune delle nuove tecnologie più importanti, secondo te?

PM: Una delle principali applicazioni tecnologiche che sarà chiaramente diversa con Orion è il rendezvous automatizzato e la capacità di attracco. Orion dovrà attraccare con la Stazione Spaziale Internazionale e con l'Earth Departure Stage [il razzo che accelererà Orion fuori dall'orbita terrestre verso la Luna]. Lo Shuttle è attraccato manualmente e Apollo ovviamente non è stato automatizzato. Orion avrà la capacità di annullamento manuale, ma nella stragrande maggioranza delle volte non dovrebbe essere necessario l'intervento di un membro dell'equipaggio.

TR: Capisco che Orion avrà un nuovo tipo di scudo termico per il rientro nell'atmosfera terrestre.

P.M.: L'idea è più o meno la stessa di Apollo, ma ci saranno un nuovo design e nuovi materiali che forniscono una protezione più robusta. Questo è importante perché con i veicoli che tornano dalla Luna, o in particolare da Marte, le velocità di rientro saranno molto più alte [rispetto ai veicoli spaziali nell'orbita terrestre bassa]. Stiamo esaminando materiali per lo scudo termico come PICA [ablatore di carbonio impregnato di fenolo] e SLA [un materiale ablativo a base di sughero] che Lockheed ha dimostrato nelle missioni di restituzione dei campioni nello spazio profondo Genesis e Stardust.

Un'altra cosa che sarà nuova è saltare il rientro, che faremo regolarmente. È lì che rimbalzi sull'atmosfera e torni di nuovo, il che ti dà la possibilità di atterrare a terra, al contrario degli atterraggi dell'Apollo nell'oceano. Ciò fornisce un'ulteriore misura di sicurezza e migliora la riutilizzabilità del sistema. Naturalmente, stiamo anche esaminando i sistemi di impatto dell'atterraggio aggiornati. Scendi ancora con il paracadute, come ha fatto Apollo, quindi dispiega gli airbag o spara razzi retroattivi, in modo simile a quello che fa il veicolo russo Soyuz, per rallentare il veicolo per un atterraggio sicuro.

TR: Come saranno le condizioni all'interno del modulo dell'equipaggio?

PM: Apollo poteva trasportare solo tre persone e avevano condizioni di vita molto strette. Il modulo dell'equipaggio di Orion avrà il doppio del volume: 361 piedi cubi per membro dell'equipaggio. Quattro membri dell'equipaggio possono andare avanti e indietro sulla Luna e sui voli verso la Stazione Spaziale Internazionale potremmo ospitare fino a sei membri dell'equipaggio. Inoltre, il modulo dell'equipaggio sarà in grado di rimanere in orbita attorno alla Luna in modalità completamente autonoma, in modo che tutti e quattro i membri dell'equipaggio possano scendere in superficie, per soggiorni potenzialmente di lunga durata.

TR: Per Apollo, la NASA ha progettato un sistema di interruzione per portare il modulo di comando lontano dal razzo Saturn V in caso di emergenza di lancio. Un tale sistema di interruzione potrebbe aver salvato gli astronauti Challenger, ma sfortunatamente lo Space Shuttle non ne ha uno. Cosa è in programma per Orion?

P.M.: È lo stesso tipo di idea di Apollo. Uno dei vantaggi particolari della configurazione della capsula rispetto allo Space Shuttle è il fatto che non siamo montati lateralmente. Sullo Shuttle, sia i razzi a propellente solido che il serbatoio del carburante esterno sono proprio contro il ventre del veicolo, e non c'è modo di separare l'equipaggio da quelli in emergenza. Orion siederà in cima al veicolo di lancio Ares I allo stesso modo di Apollo, in modo che se c'è qualche tipo di problema con il razzo sottostante, i razzi di interruzione avanzata del lancio sulla torre sopra il modulo dell'equipaggio sono pienamente in grado di accelerare lontano da l'Ares e portare l'equipaggio in una situazione sicura, con paracadute per l'atterraggio.

TR: I vecchi sistemi meccanici della cabina di pilotaggio dello Space Shuttle sono stati recentemente sostituiti con un moderno design della cabina di pilotaggio di vetro, con display e controlli completamente elettronici. Presumo che la tecnologia andrà anche in Orion?

PM: I sistemi avionici a bordo saranno anni luce avanti rispetto a dove si trovava Apollo. Non solo avremo quello che hai chiamato il glass cockpit, ma l'altro elemento chiave è la doppia tolleranza ai guasti. Ciò significa che con i sistemi critici integrati in Orion, potresti avere due guasti nello stesso sistema e continuare a volare in sicurezza. Il sistema su cui sta lavorando il nostro compagno di squadra Honeywell si basa sull'architettura avionica del Boeing 787, che è anche tollerante al doppio guasto. I sistemi si controllano costantemente a vicenda e se un sistema ha un problema, un altro lo sostituisce automaticamente. Aggiunge peso e complessità aggiuntivi al veicolo, ma fornisce un margine di sicurezza molto maggiore in queste missioni spaziali molto pericolose.

TR: Lo Space Shuttle dovrebbe essere ritirato nel 2010 e i primi voli di prova con equipaggio per il Programma Constellation, o almeno per il razzo Ares con Orion in cima, sono previsti per il 2014. Quali saranno le sfide tecnologiche più difficili da affrontare? a quel programma?

PM: In genere, lo sviluppo del software avionico finisce per essere un elemento critico del percorso. I motori RCS, derivati ​​dai motori RCS dello Shuttle, sono un altro [Reaction Control System – i piccoli razzi laterali utilizzati per il controllo dell'assetto e lo sterzo. I motori RCS dello Shuttle erano essi stessi derivati ​​da Apollo. -ed. ] Quindi si tratta di software e propulsione. Siamo consapevoli di questi problemi di percorso critico e stiamo lavorando con la NASA per affrontarli in anticipo. Vorremmo colmare il divario dopo il ritiro dello Shuttle e ridurre il programma per i lanci di prova nel 2012 o anche prima. Ma il processo di sviluppo del veicolo di lancio di Ares I deve andare di pari passo con Orion.

TR: Dal discorso del presidente Kennedy del maggio 1961 che annunciava l'obiettivo di atterrare sulla Luna all'effettivo sbarco dell'Apollo 11 nel luglio 1969, passarono poco più di otto anni. Oggi la NASA dice che ci vorranno almeno 14 anni per fare la stessa cosa. Come mai?

PM: La parte Orion del progetto sarebbe probabilmente in grado di svolgere missioni lunari prima del 2020. Detto questo, dovrai anche sviluppare un lander lunare, uno stadio di partenza dalla Terra e un veicolo di sollevamento [l'Ares I e Ares V]. Poiché il budget della NASA in questi giorni ed età è una percentuale molto più piccola del budget della nazione rispetto all'era Apollo, dobbiamo andare come puoi pagare, come dice l'amministratore della NASA [Michael] Griffin. La priorità del budget iniziale è lo sviluppo di Ares I e Orion. Non saremo in grado di sviluppare in parallelo il lander lunare, l'EDS e tutti gli elementi di Ares V.

TR: Perché pensi che la proposta di Lockheed Martin per il contratto Orion abbia vinto su Northrop Grumman? Lockheed offriva una tecnologia superiore?

P.M.: Sono estremamente orgoglioso del team e di ciò che hanno realizzato con il concetto tecnico che abbiamo consegnato alla NASA. Ma i requisiti sono ancora in fase di modifica e tutti gli offerenti hanno dovuto effettivamente affrontare un cambiamento di diametro [nella capsula Orion] a metà del processo, da 5,5 metri a 5 metri. Con la NASA che ci ha fornito così tante cose come requisiti, il campo di gioco è stato in qualche modo livellato.

Quando arriva il momento, la NASA sta firmando una relazione con un partner industriale che durerà un paio di decenni. Volevano sapere che sarebbe stato un matrimonio felice, dove lo spirito di unione era in evidenza. Durante la fase I [quando la NASA ha pagato diversi offerenti per sviluppare i progetti per Orion], abbiamo preso l'iniziativa di assicurarci che il nostro ufficio di progetto fosse situato a Houston, il che ha reso loro facile partecipare a tutte le nostre riunioni del consiglio di controllo e ad altri eventi importanti al di là delle tipiche riviste bimestrali. Abbiamo una forza lavoro significativa presso la Michoud Assembly Facility a New Orleans [dove vengono assemblati i serbatoi esterni dello Shuttle]; abbiamo deciso presto di fare l'assemblaggio finale e il check-out al Kennedy Space Center; faremo test sui motori allo Stennis Space Center nel Mississippi [il principale sito di test della propulsione a razzo della NASA]. Penso che la NASA lo abbia apprezzato.

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