Approfondimento STS-134: conferenza stampa NASA del 10 maggio

Alle 21.00 ora italiana del 10 maggio scorso è stata convocata al KSC una conferenza stampa, con la quale la NASA ha illustrato approfonditamente le riparazioni compiute sul sistema di riscaldatori/termostati dell’APU1 dello shuttle Endeavour, il cui malfunzionamento aveva impedito il lancio della missione STS-134 programmato lo scorso 29 aprile.

L’incontro ha visto la qualificata presenza di Mike Moses, Space shuttle Launch Integration Manager, e di Mike Leinbach, Shuttle Launch Director.

Situazione Endeavour:  box LCA-2 / Termostati / Riscaldatori

Lo “scrub” è stato motivato da un’avaria ad una delle linee di riscaldatori dell’alimentazione combustibile dell’APU1 (unità di potenza ausiliaria), la prima delle tre presenti a bordo. L’APU è un sistema che brucia idrazina per portare in rotazione una pompa, la quale crea pressione idraulica utilizzata per alimentare le superfici aerodinamiche ed i sistemi dei motori principali dello Space Shuttle.
Dopo l’analisi dei dati di telemetria e dei test a bordo della navetta sono risultati in avaria 5 riscaldatori separati, e cercando cosa questi elementi avessero in comune si è arrivati ad un alimentatore chiamato “Hybrid driver”, contenuto in una scatola di avionica chiamata LCA-2 (Agglomerato Controllori dei Carichi n.2 – ve ne sono 3 nel compartimento di poppa di Endeavour). Si tratta di un problema già riscontrato in passato, così si è deciso di rimuoverea la scatola per poterla analizzare e compiere un’accurata diagnostica.
Si è scoperto che tra le molte schede di controllo presenti in LCA-2 ve ne era una nella quale un fusibile, che fisicamente è composto da un piccolo filamento d’oro che riempie lo spazio tra due contatti del circuito stampato, era stato “bruciato”, cioè interrotto per il passaggio di un elevata corrente (successivamente verrà indicato che in una prova di un anno fa è stato rilevato un picco di corrente di 10A). La causa di questa elevata corrente è ancora sconosciuta, ma si sa che è stata questa la causa che ha impedito all’alimentatore in questione di fornire agli apparati a valle un qualsiasi flusso di corrente, come avrebbe dovuto fare a poche ore dal lancio.

Questo ha portato i tecnici a procedere con quella che viene chiamata “diagnostica per un’anomalia sconosciuta”.
La prima cosa che si è fatta è stata la sostituzione della scatola LCA-2, che ha 12 connettori ad alta densità e centinaia di cavi, visto che fornisce potenza elettrica a moltissimi sottosistemi e non solo ai riscaldatori della APU 1. Per questo motivo tutti i sistemi alimentati da questa scatola sono stati ritestati uno per uno.

Non è stato possibile capire se l’interruzione del fusibile si potesse ascrivere con precisione ad un sistema presente a monte o a valle della scatola LCA-2. Come primo passo, sostituendo l’intera scatola con un ricambio si è potuto eliminare dal tavolo il “fattore scatola”, sulla quale comunque i test diagnostici stanno proseguendo e dopo la sostituzione potranno continuare senza impattare sulla data di lancio, visto che sarà necessario ancora molto tempo per completarli.

Passando alll’analisi dei sistemi a valle della scatola, troviamo i cablaggi: per sostituire i cavi potenzialmente a rischio, due coppie di cavi incrociati sono stati posati all’esterno dei tubi corugati, che normalmente contengono centinaia di cavi (la sostituzione di quelli all’interno avrebbe richiesto troppo tempo).

Nella foto allegata è possibile notare che i corrugati sono fissati  alla struttura dell’orbiter con fascette protette da materiale morbido arancione, e la protezione applicata (forse con silicone) sui cavi incrociati rossi e neri quando questi passano vicino ai fissaggi metallici, in modo da scongiurare il rischio di rovinarne la guaina. Questi cavi sono stati posati per bypassare un eventuale corto circuito causato da cablaggi posti all’interno del corugato.
In totale sono stati aggiunti circa 6 metri di linee che vanno da un lato della navetta all’altro, dove sono montati i riscaldatori che vanno dai serbatoi della APU alla APU stessa. I riscaldatori sono utili per mantenere in temperatura controllata la linea di idrazina, sostanza che gela circa alla stessa temperatura dell’acqua. Se questo dovesse avvenire, potrebbe esserci una perdita d’idrazina nel compartimento di poppa, e, poiché l’idrazina è un combustibile ipergolico, (cioè s’incendia da solo a contatto con l’ossigeno) potrebbe scoppiare un incendio al rientro in atmosfera, cosa ovviamente da evitare ad ogni costo…
Tornando ai riscaldatori, la sostituzione degli stessi sarebbe stato un processo molto invasivo: ci sono due riscaldatori su ogni linea, A e B, arrotolate una sull’altra ed a loro volta avvolte attorno alle tubature; poi le tubature stesse hanno anche un loro specifico isolamento.  Si sarebbe reso necessario sostituire tutte le linee di alimentazione della APU 1 con un enorme rischio di causare danni collaterali a danno di molti altri sistemi mentre si procedeva a tale manovra.
E’ stato quindi discusso molto su come essere certi del buon funzionamento di questi riscaldatori: ci sono due termostati su questi riscaldatori, un primo che sgancia se si raggiunge la temperatura voluta e riaggancia quando si scende sotto un’altra temperatura (un po’ come quello del riscaldamento di ogni appartamento); un secondo termostato poi che fa agisce da “sicurezza”, staccando definitivamente il riscaldatore se si dovesse superare una soglia massima di temperatura, evitando che l’idrazina vada in ebollizione con conseguente rottura dei tubi.

Non potendo smontare i riscaldatori è stata controllata la resistenza da un capo all’altro degli stessi, e controllato che fosse del valore corretto misurato l’ultima volta che era stato controllato due anni fa e che inoltre non vi fossero corto circuiti verso massa applicando una tensione molto elevata ma con una bassissima corrente tra il riscaldatore e la struttura. In questo caso se ci fosse stata una rottura nell’isolamento la corrente sarebbe salita fino al valore ammesso indicando un anomalia.

Questi controlli sono anche stati fatti sui cablaggi di alimentazione dando tutti esito negativo: nessun isolamento è risultato corrotto.

Sono state quindi testate le funzionalità del sistema completo, rilevando il corretto funzionamento di tutti e 5 i riscaldatori. E’ stato fatto lo stesso test anche con i collegamenti originali dell’orbiter non riscontrando anche in questo caso alcun problema.

Ci si potrebbe chiedere allora perché sia stato ricablato il sistema: la risposta è che era abbastanza facile farlo, ed è stata l’occasione per rimuovere un’altra variabile dal problema.

Un’altra domanda che spesso viene posta è perché sia stato sospeso il lancio se il sistema delle APU è (triplo) ridondante? Si è deciso di impedire il lancio perché non si sapeva se la causa del problema fosse o meno dentro il box LCA-2, né se questo problema avrebbe potuto propagarsi ad altri componenti del box LCA-2 stesso che alimentano altri sistemi. Lo stesso vale per il fascio di fili all’interno del tubo corugato.

La scatola incriminata è anche stata fatta vibrare per vedere se il problema si fosse ripresentato ma senza che questo sia avvenuto.

Sostituendo la scatola ed il cablaggio, e testando i riscaldatori, si è quindi certi di aver rimosso il problema anche se questo resta sconosciuto.

Un’altra informazione giunta poco prima dell’inizio della conferenza stampa è che i termostati di Endeavour erano stati testati lo scorso giugno nella Orbiter Procesing Facility (l’hangar dove alloggiano gli orbiter durante la manutenzione pre e post volo). Tra questi era stato collaudando anche quello che si occupa delle extra temperature. Questo è sì intervenuto a dovere, ma analizzando i tracciati temporali, si è visto che pochi istanti prima del suo intervento è stato rilevato un picco di corrente molto più alto di quelli che abbiamo visto in precedenza (10A). Potrebbe trattarsi di un essere un corto circuito, anche se non si conosce ancora dove questo si verifichi a valle del fusibile.

Aavendo però sostituito sia la scatola LCA che i cavi, ci si dovrebbe trovare in una situazione ideale, visto che essendo stato ritestato tutto questa notte ed avendo analizzato i nuovi tracciati, questo picco non è più stato rilevato.

Situazione logistica e sovrapposizione STS-134 e undocking Expedition 27

Per quanto riguarda la sovrapposizione della missione STS-134 con il distacco dalla ISS della Soyuz che riporterà a terra gli astronauti di Expedition 26/27 Paolo Nespoli, Chatrine Coleman e Dimitri Kondratiev, è stato verificato che questa situazione non crea problemi tecnici di sicurezza per la nostra navetta se gestita in modo corretto.

Ci saranno invece dei problemi di sovrapposizione dei turni di sonno/veglia, poiché il giorno del distacco della Soyuz sarà molto lungo per Dmitrij Kondratyev, Catherine Coleman e Paolo Nespoli, i quali dovranno dormire quando l’equipaggio dello Shuttle sarà già sveglio per spostare il suo (sfasato) ciclo sonno/veglia, che ovviamente è calibrato sui tempi del rientro di Endeavour.
Cady e Paolo dormono negli alloggi dell’equipaggio del nodo due. L’equipaggio dello shuttle che si sveglierà da due a quatro ore prima tutti i giorni non dovrà effettuare lavori nel Nodo 2,  due ma dovrà transitarvi in continuazione per arrivare al Nodo 3, e quindi a Cupola, per preparare il braccio robotico per le attività extra veicolari previste.

Cady e Paolo non hanno avuto obiezioni su questa situazione, in quanto dormono indossando i tappi acustici e quindi questo “viavai” non risulta per loro un problema .
Quando la Soyuz si sgancerà, l’equipaggio dello Shuttle starà dormendo, quindi nessuna manovra attorno ad Endeavour sarà permessa per fare le foto, inoltre l’unica finestra dalla quale si potrebbero scattare foto di buona qualità ottica dalla Soyuz si trova nel modulo orbitale della navetta russa, mentre l’equipaggio sarà legato ai suoi sedili nel modulo di discesa, e la finestra sarà già comunque già chiusa in configurazione di rientro.

Non sarà quindi possibile effettuare foto di alta qualità, anche se gli astronauti cercheranno di scattare fotografie dai piccoli oblò del modulo di dientro, pur senza nessuna manovra dedicata. Si sta programmando di effettuare una vera ricognizione fotografica durante la missione STS-135, sperando di riuscire finalmente a scattare qualche immagine dello Space Shuttle agganciato alla ISS.

Lancio di STS-134 e possibile data per STS-135.

La finestra per il lancio di STS-134 si apre quindi alle 8.56 ora della Florida (14.56 ora ITA) di lunedì 16 maggio.
Se il problema e sul riscaldatore dovesse ripresentarsi è però probabile che, pur nella certezza che il difetto restarà isolato a quella componente, con ogni probabilità Mike Leinbach dovrebbe dichiarare un nuovo “scrub” in quanto a meno di una settimana dal lancio non è prossibile modificare le procedure di sicurezza, che in questo momento per questa tipologia di problema prevedono un secco NO GO.

Per questo motivo resta impossibile al momento pianificare con esattezza STS-135, anche perché ogni giorno si scoprono problematiche diverse: ad esempio era stato pianificato lo spostamento dal VAB al PAD 39-A il 2 giugno, che però è lo stesso giorno previsto per l’atterraggio di STS-134 al KSC e sarebbe meglio non sovrapporre i due eventi vista la carenza di personale in questo momento (sono già iniziati i licenziamenti di massa della manodopera del KSC). In altri tempi sarebbe stato possibile, oggi non lo è più.
Inoltre dovranno essere valutati i danneggiamenti del PAD 39-A dopo il decollo della Endevour.
Inoltre per STS-135, che utilizzerà l’External Tank matricola #138, saranno necessari test che normalmente non vengono svolti poiché si tratta di un serbatoio rinforzato (in seguito a danni subiti in fabbrica per il passaggio dell’uragano Katrina), e quindi dopo le prove di riempimento verrà analizzato con i raggi X, richiedendo più tempo del normale.

Eventuali novità saranno comunicate in una nuova conferenza stampa, convocata per giovedì 12 maggio.

Raffaele Montagnoni

Raffaele collabora saltuariamente con AstronautiNews, appassionato da sempre di spazio si ritiene un ing. molto pratico e poco teorico, nella vita reale si occupa di strumenti e metodi di misura industriali.

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