Continua l’evoluzione per la riduzione delle oscillazioni su Ares I

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

Erano state svelate alcuni mesi fa le soluzioni che avrebbero potuto alleviare o eliminare i possibili problemi di vibrazioni sul lanciatore per la capsula abitata Orion.
Fra le soluzioni illustrate quelle che sembravano più promettenti erano quelle che utilizzavano sistemi di isolamento attivo e in questi mesi i concept iniziali si sono ulteriormente evoluti portando alla luce altri importanti dettagli.
Come anticipato il processo di progettazione non si chiuderà prima di un paio di anni ma attualmente l'attenzione sembra focalizzarsi su tre sistemi che utilizzati insieme o singolarmente promettono di risolvere il problema.
Fra le azioni messe in atto dal Tiger Team incaricato della risoluzione del problema c'è certamente una buona parte di ricerca sulla riduzione delle vibrazioni alla fonte potendo quindi applicare le misure pensate di riduzione attiva.
Nel "filone" della ricerca i prossimi grandi passi saranno le analisi dei dati acquisiti nella prossima missione STS-125 con una serie di nuove apparecchiature installate sui SRB per l'acquisizione di indispensabili dati.
Allo stesso modo anche i due successivi voli monteranno la stessa attrezzatura con STS-119 che chiuderà quindi questa prima campagna di raccolta dati.
Per quanto riguarda invece la "mitigazione" degli effetti delle vibrazione come prospettato nei mesi scorsi si sono fatte strada due soluzioni tecniche, la prima, definita "Parasorber" e la seconda a thruster pulsanti.
La prima, come può suggerire il nome è un'evoluzione del precedente concetto di masse attive per la riduzione delle vibrazioni la quale in questa nuova versione utilizza direttamente la massa dei paracaduti per assorbire e attenuare in controfase le vibrazioni provocate dal SRB.
Come già previsto ha però alcuni svantaggi tra cui un sensibile avanzamento del centro di gravità del SRB per il peso del sistema, criticità soprattutto nelle fasi di recupero.
Il sistema è concettualmente molto semplice, ognuno dei tre paracaduti, posti a spicchi sulla circonferenza del SRB è alloggiato all'interno di un alloggiamento montato su molle verticali e libero di muoversi su e giù.
Il sistema è relativamente semplice con semplici molle e alloggiamenti da installare. Le attuali simulazioni mostrano un'escursione dei cassoni con all'interno i paracaduti di 20cm circa con la possibilità di "tarare" a piacimento il sistema in base alle esigenze semplicemente cambiando le molle su cui è montato. Essendo comunque un sistema passivo l'impatto sul peso complessivo sarebbe minimo in quanto non sono richieste ulteriori attrezzature per il controllo attivo delle oscillazioni.
Il sistema potrebbe dimezzare le vibrazioni portando il livello complessivo al di sotto della soglia di pericolo ma ancora al di sopra di quella di operabilità dell'equipaggio. Un sistema attivo sarebbe invece in grado di ridurre a un terzo le vibrazioni totali.
E' difficile comunque che questa soluzione venga già sperimentata con Ares I-X in quanto l'installazione non sarebbe possibile per la configurazione particolare con la quale verrà utilizzato il primo stadio.
Il secondo sistema invece consiste nell'installazione di piccoli thruster sulla "gonna" che circonda l'ugello del primo stadio e comandati in modo da annullare le vibrazioni attivamente.
Il sistema sarebbe in grado di ridurre di 10 volte l'entità delle vibrazioni con sistemi di controllo e di utilizzo relativamente semplici da costruire e già pronti come tecnologia.
I thruster liquidi sarebbero 4 da 3.4ton montati con la spinta verso il basso e altri 4 con la spinta verso l'alto. Il problema del sistema è la dimensione dei thruster che vanno ad esporsi eccessivamente al flusso dell'aria soprattutto a regimi supersonici rischiando la loro distruzione. I thruster necessiterebbero inoltre di una riprogettazione delle valvole di controllo che devono essere in grado di attuarsi a velocità molto più alte delle attuali per assecondare le vibrazioni da contrastare. Il peso del sistema avrebbe un impatto di 200kg sul payload trasportabile. Altri concept simili prevedono un numero maggiore di thruster (11-20) da utilizzare solamente nella primissima fase del volo (11s) contrastando gli effetti solo nel momento più critico.
Qualunque opzione verrà scelta è comunque probabile che venga montato ugualmente un sistema di assorbimento delle vibrazioni sui sedili dell'equipaggio migliorato rispetto a quello attuale dello shuttle.
I dati per questa soluzione arriveranno dalla missione STS-119 come già annunciato in precedenza e da due missioni successive.

Per consultare gli articoli precedenti sul problema delle TO:
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=6270.0
http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=6441.0

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.