Orion: ultimi sviluppi – parte 2

Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA
Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA

Continuando l'analisi sui problemi e l'evoluzione del nuovo programma destinato a supportare l'attività umana per i prossimi decenni da parte Americana passiamo in rassegna in maniera più approfondita i problemi e le possibili soluzioni destinate al lanciatore.
Il primo passo operativo del programma di sviluppo di Ares I sarà il lancio-test Ares I-X ovvero la sperimentazione di lancio, attualmente prevista per Aprile 2009, di un SRB a 4 segmenti più un quinto inerte e un upper stage inerte di un simulacro del vettore.
La data annunciata in precedenza attualmente è a forte rischio rinvio a causa dei ritardi con il lancio di STS-125, ultima missione shuttle ad utilizzare la rampa 39B e la High Bay 3 all'interno del VAB.
L'inizio del ricondizionamento di queste due strutture è strettamente legato con lo svolgersi della missione destinata ad Hubble in quanto non potranno essere toccate prima del suo svolgimento.
Oltre a questi problemi è sorta di recente un'ulteriore incognita portata dalla Mobile Launch Platform destinata a questo test, la quale deve essere ricondizionata anch'essa per il nuovo utilizzo.
Il problema è legato alla stabilità del vettore durante il rollout. La piattaforma prevedeva una configurazione di lancio con Ares I-X installato su uno dei due agganci attualmente utilizzati per sorreggere i SRB dello Space Shuttle mentre sull'altro doveva essere costruita la torre di supporto al lanciatore con un ponte di sostegno all'altezza dell'interstage.
Nel frattempo è però cambiato il contractor incaricato di questa modifica alla MLP e il nuovo design prevede dei semplici tiranti installati a 120° l'uno dall'altro sulla piattaforma per proteggere e mantenere stabile il lanciatore durante il rollout.
Visto però che si utilizzerà un simulacro dell'upper stage con peso simile a quello reale il sistema di ritenzione dovrà essere ridefinito portando ad uno slittamento della data di lancio.
Attualmente l'effetto combinato dei ritardi di STS-125 e di questa modifica dovrebbe portare ad un ritardo dalla data prevista di 60-90 giorni.
Analizzando invece il programma nella sua interezza è stato confermato il buco di budget ipotizzato nei mesi scorsi che aveva già portato allo slittamento dei lanci test fino al primo lancio con equipaggio e ritardi che variavano dai 6 ai 12 mesi.
Questo primo ritardo non ha però portato ad un rilassamento delle scadenze, con le date programmate che continuano ad essere piuttosto strette in relazione al budget disponibile per lo sviluppo.
Si parla ora, del primo lancio umano, se il livello dei finanziamenti dovesse mantenersi questo, fra il 2015 e il 2016 con un anno di ritardo per il programma Lunare.
Tornando al lanciatore viene usato solitamente come riferimento la matrice di rischio standard, ovvero una tabella 5×5 con le colonne che definiscono un rischio crescente, con la   3°/4° che indicano un rischio "Severo" mentre le 4°/5° un rischio con "Probabilità Massima", le righe invece indicano la possibile pericolosità del problema.
Il problema di oscillazione al primo stadio attualmente è considerato 3×4 nella matrice di rischio, il quale comporta la possibilità che le misure di riduzione dell'oscillazione portino a significativi cambiamenti nel design dello stadio.
La dinamica del primo stadio è invece classificata come 3×5, riferita ad una aumentata lunghezza e flessibilità del complesso associata all'interstage con la possibilità che i carichi dinamici possano superare quelli consentiti.
Le oscillazioni nella spinta portano ad un rischio 5×4 sull'upper stage, mentre i rischi vibro-acustici sono ora al 4×4.
Per quanto riguarda le masse e le discussioni sui pesi limite abbiamo ora un upper stage a secco dal peso di 14.299kg mentre l'obiettivo è di portarlo a 12.936kg ma con la possibilità di aumentare il limite massimo fino a 13.978kg e quindi con un attuale riduzione richiesta del 2,2% per rientrare nei valori cercati.
Per quanto riguarda l'interstage il peso attuale è fissato a 3.355kg mentre quello richiesto è 3.297kg con una riduzione mancante del 1,7%.
Per quanto riguarda i propulsori il J2-X attualmente ha un peso previsto di 2.529kg con il requisito dei 2.472kg, ovvero il 2,2% in meno.
Rimanendo in tema di propulsori l'ISP richiesto è di 448sec mentre l'attuale previsto è di 448.2sec.
Per quanto riguarda i test al propulsore dell'upper stage, il J2-X strettamente derivato da quello usato nel programma Apollo è prevista a breve la prima accensione completa.
Attualmente è stata installata al propulsore una turbopompa utilizzata durante i test al propulsore "aerospike" dell'X-33.
Il primo test previsto per 550sec. è stato interrotto a 293sec. a causa di un problema ad una valvola del banco prova e non del propulsore, che già in passato aveva creato parecchi problemi non essendo mai stata sostituita dai tempi gloriosi dell'impianto.
Anche con questo problema si sono comunque ricavati importanti dati sul suo funzionamento, il quale non ha creato problemi anche con le modifiche effettuate.
Il problema con il banco è in corso di risoluzione e un nuovo test con durata sempre di 550sec è previsto a giorni.
Attualmente Ares I ha capacità di immissione in orbita utile per 24.821kg con livello di confidenza del 99,7%, Orion completamente rifornito lo scorso Novembre, prima delle ultime modifiche aveva un peso massimo possibile di 23.618Kg, oggi il peso massimo è diminuito a 23.264kg e attualmente il progetto pesa 23.530kg con una riduzione necessaria del 1,1%.
Tutte queste cifre sono "ante-modifiche" per la risoluzione del problema di vibrazioni.

Alberto Zampieron

Appassionato di spazio da sempre e laureato in ingegneria aerospaziale al Politecnico di Torino, è stato socio fondatore di ISAA. Collabora con Astronautinews sin dalla fondazione e attualmente coordina le attività fra gli articolisti.