Orion: status del programma e rispondenza ai requisiti MPCV

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

Con la pubblicazione del primo report richiesto dall'Authorization Act, approvato dal Congresso e diviso in due parti, una per gli studi in atto relativi al futuro lanciatore pesante e la seconda sullo status di avanzamento del programma Orion, è interessante focalizzare lo stato attuale del programma e le prossime tappe dello sviluppo.

Con la cancellazione ufficiale del programma Constellation il NASA Authorization Act del 2010 ridefinisce gli obiettivi e i requisiti del "Multi-Purpose Crew Vehicle", il programma cui sarà destinato Orion.
Insieme alle caratteristiche richieste e di seguito elencate vengono nuovamente dettagliate e confermate le capacità minime richieste per l'operatività della capsula:
– Deve essere in grado di servire come mezzo primario per il trasporto di equipaggi extra-LEO
– Deve essere in grado di svolgere attività spaziali minime come rendezvous, docking e EVA in associazione a payload immessi in orbita con il futuro lanciatore pesante
– Deve essere in grado di supportare attività di trasporto di equipaggio e cargo per il rifornimento in LEO della ISS nel caso i mezzi ad esso destinati, sia commerciali che governativi, incontrassero problemi
– Dovrà essere successivamente evolvibili a seconda delle necessità.

Per il raggiungimento dell'obiettivo e la prosecuzione dello sviluppo la legge approvata prevede uno stanziamento di 3.92 miliardi di dollari per i prossimi tre anni, con 1.12 miliardi per il 2011.
Benchè il budget sia comunque stato ridotto rispetto agli stanziamenti previsti negli anni passati, attraverso una serie di tagli e ridimensionamenti nelle attività di supervisione da parte della NASA ai vari contractor, viene giudicato raggiungibile l'obiettivo del primo volo operativo con equipaggio entro la fine del 2016.
Per il raggiungimento dell'obiettivo è stato deciso di focalizzare l'attuale sviluppo su alcuni sistemi come la struttura, la protezione termica e i paracadute in modo da poter proseguire la serie di test incrementali lasciando lo sviluppo di sistemi non necessari in queste fasi di test ai prossimi anni.

Con il report di assessment del programma MPCV appena pubblicato Orion è giudicato rispondente ai requisiti e quindi destinato ad essere il Reference Vehicle Design in versione "extra-LEO" per i successivi passi.
Oltre ai requisiti minimi sopra elencati vengono inoltre definiti gli altri requisiti di base del prgramma MPCV:
– equipaggio: da 2 a 4
– durata di missione con equipaggio: 21.1 giorni
– deltaV disponibile: 1595 m/s
– spinta propulsore principale: 3400kg
– volume pressurizzato: 19.5 mc
– volume abitabile: 9 mc
– Skipped Entry: almeno 8.800 km fra l'ingresso in atmosfera e il punto di ammaraggio per rientri lunari
– Ammaraggio: sulla costa Californiana con 5.4 miglia nautiche di precisione
– EVA: attraverso la depressurizzazione del CM

Fra i requisiti sopra elencati, benchè il design di riferimento sia per missioni "extra-LEO", Orion viene giudicato rispondente anche nel ruolo di backup per missioni di rifornimento alla ISS e anche se non richiesto esplicitamente dai requisiti viene mantenuta la capacità di trasporto all'interno del SM di payload per ORU o esperimenti sostituendo alcuni serbatoi di consumabili e guadagnando volume utilizzabile.

Per quanto riguarda l'integrazione con il futuro lanciatore verranno mantenuti i requisiti studiati per Ares I ed è prevedibile un raggiungimento di tali obiettivi anche con il futuro lanciatore in tutte le fasi del volo.

Come richiesto dall'Authorization Act verranno mantenuti tutti i contratti già stipulati con fornitori e contractor nell'intento di salvaguardare posti di lavoro e investimenti già effettuati, fra tali contratti rientra esplicitamente e proseguirà anche quello per la futura tuta CSSS.

Fra le infrastrutture in corso di costruzione o già terminate passeranno e continueranno ad essere destinati agli scopi per cui sono state realizzate con il Constellation le seguenti:
– La Operations and Checkuot Facility al KSC: è l'hangar per l'assemblaggio finale di Orion e delle sue parti
– La Canister Rotation Facility al KSC: destinata alla movimentazione del LAS continuerà ad essere destinata a tale scopo anche per MPCV
– La Systems Enviromental Test facility alla Plumb Brook Station: destinata ai test ambientali della capsula durante tutte le fasi del volo, comprende una enorme camera a vuoto, piattaforme per i test di vibrazione e nuovi ambienti per i collaudi aero-acustici.
– Il Launch Abort Test al U.S. Army's White Sands Missile Range: destinata ad ospitare i prossimi test suborbitali del sistema di abort della capsula
– Il Water Drop Test Facility al Langley Research Center: in corso di completamento ospiterà i test di ammaraggio della capsula.

Per la primavera è previsto un ulteriore report più dettagliato sull'integrazione del programma Orion con i requisiti del MPCV e le infrastutture e i contratti esistenti. Parallelamente proseguirà lo sviluppo della capsula e in particolare i test di integrazione del GTA con i vari sistemi e il successivo trasferimento dello stesso al Langley Research Center per l'inizio della campagna di test di ammaraggio.

Per quanto riguarda i test e gli ultimi aggiornamenti tecnici sullo sviluppo, il GTA ormai completato è in attesa di essere trasferito a Denver presso gli stabilimenti Lockheed Martin dove inizierà la campagna di test ambientali che si estenderà fino a parte del 2012. I risultati che verranno ricavati dai test sul GTA serviranno per ottimizzare le tecnologie di produzione certificandone l'utilizzo per il trasporto di astronauti.
Già presso gli stabilimenti di Denver è presente il primo scudo termico destinato ad essere assemblato sul GTA. Lo scudo sta effettuando gli ultimi test strutturali sul monoblocco in resina che proteggerà la capsula durante il rientro prima di essere unito alla cellula del GTA.
Con il termine della costruzione del GTA sono arrivati a Michoud i primi pezzi strutturali della capsula destinata a volare nell'Orion Flight Test-1 del Luglio 2013 e dai quali inizierà la costruzione del primo esemplare destinato al volo. A differenza del GTA alcune fasi della produzione sono già state variate ottimizzandone l'assemblaggio e passando da 33 a 21 saldature totali per la costruzione della cellula di pressione.

Negli stabilimenti della Aerojet sono intanto conclusi i test di accettazione per il propulsore che verrà installato per il sistema RCS di Orion, l'R-4D, bipropellente e destinato ad essere installato sia sul Service Module che sulla capsula.
 
Infine il sistema di paracadute per Orion è stato nuovamente testato al Yuma test range con una serie di test sulla porosità dei materiali concludendo la prima serie di lanci, di tre previste. I dati raccolti verranno utilizzati per preparare la prossima serie prevista nella primavera 2011.

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.