La NASA ha fissato le tappe per lo sviluppo dello Space Launch System

Lo Space Launch System (SLS) della NASA, il nuovo sistema di lancio che dovrà portare gli astronauti Americani oltre l’orbita terrestre, ha cominciato il proprio percorso di sviluppo che lo porterà al primo lancio, Exploration Mission 1 o EM-1, nel 2017.

A partire dal lavoro della commissione Augustine, Comitato di Revisione del Volo Umano Spaziale (HSF) che nel 2009 ha posto le basi per lo sviluppo dello SLS, si sono succedute non meno di 11 revisioni del progetto fino allo scorso agosto 2011 quando lo Space Launch System è stato annunciato ufficialmente dall’Amministratore Delegato della NASA Charles Bolden.

Ad un mese dall’annuncio, però, i team di  progettazione e gestione erano già nelle condizioni di dare inizio agli incontri di verifica per la Revisione dei  Requisiti di Sistema (System Requirements Review o SRR) dello SLS, conseguendo nei mesi successivi diversi risultati positivi per ciò che riguarda le parti hardware chiave per lo sviluppo, come i test di funzionamento dei booster a combustibile solido a cinque segmenti derivati dal programma Shuttle, i test sul motore criogenico J-2X destinato al secondo stadio del vettore e la collocazione presso lo Stennis Space Center dei 15 motori RS-25D ancora esistenti, ex-SSME della Navetta Spaziale, destinati alla realizzazione del primo stadio.

Allo stato attuale delle discussioni tecniche dei team di sviluppo, all’interno della fase 1 del Ciclo di Analisi di Progettazione (Design Analysis Cicle 1 o DAC-1), sono state identificate nove possibili configurazioni basate sulle possibili evoluzioni dello Veicolo di Lancio Pesante (Heavy Lift Launch Vehicle o HLV).

Il debutto dello SLS, previsto nel 2017, avverrà con una configurazione iniziale con un carico utile in Orbita Terrestre Bassa (Low Earth Orbit o LEO) di 70 tonnellate, per poi essere incrementata a 105 tonnellate dopo il 2020 e raggiungere la massima portata di 130 tonnellate a partire dal 2030.

La prima configurazione, nota come SLS Block 1 (VCR 10000), prevede che il vettore utilizzerà due booster laterali a combustibile solido (Solid Rocket Booster o SRB) a cinque segmenti affiancati al primo stadio a combustibili criogenici, ossigeno liquido/idrogeno liquido (LO2/LH2), con 4 motori RS-25D e con un secondo stadio sempre a combustibili criogenici provvisorio, in quanto lo sviluppo del secondo stadio che utilizzerà il motore J-2X non sarà terminato in tempo.

A questo proposito, come secondo stadio “ad interim” sarà probabilmente utilizzata una versione Human Rated del secondo stadio Centaur, basato sul collaudato motore RL10, utilizzato nei vettori Atlas 5 e Delta 4 della United Launch Alliance.
 
In cima allo SLS Block 1 ci sarà la capsula Orion/Multi Purpose Crew Vehicle (MPCV), da utilizzare per le prime due missioni circumlunari denominate Exploration Mission 1 e 2 (EM-1 e EM-2), la prima nel 2017 senza equipaggio e la seconda nel 2021 (nella “peggiore delle ipotesi” secondo i manager della NASA che vorrebbero poterla lanciare nel 2019) con quattro uomini a bordo.

La terza missione, o SLS 3, non è stata ancora pianificata, ma si prevede che debba essere realizzata con la versione Block 1A del vettore, con la portata di 105 tonnellate in LEO, basata sullo stesso primo stadio del Block 1 e sul secondo stadio definitivo che utilizzerà un motore J-2X.

Per la versione SLS Block 1A sono attualmente in lizza quattro differenti  configurazioni in funzione del tipo di booster laterali di cui si serviranno: VCR 11000 e VCR 13000 con bBooster laterali a combustibile solido e struttura in materiali compositi (Advanced Composite Booster o ACB), mentre VCR 12000 e VCR 14000 con due Booster a combustibili liquidi (Liquid Rocket Booster o LRB).

La fase di scelta fra l’utilizzo di ACB o LRB andrà avanti fino al 2015 e dipenderà dal confronto delle prestazioni e dalle caratteristiche differenti di queste tipologie di booster sviluppati rispettivamente dalle compagnie  ATK e Aerojet.

Le versioni VCR 11000 e VCR 13000, come anche le versioni VCR 12000 e VCR 14000, si differenziano inoltre per la configurazione della sommità del vettore, in quanto VCR 11000 e  VCR 12000 sono le versioni puramente Cargo dello SLS Block 1A e porteranno in cima il rivestimento aerodinamico per proteggere il carico, mentre VCR 13000 e VCR 14000 sono le versioni con equipaggio che utilizzeranno  la capsula Orion/MPCV.

Solo due delle configurazioni indicate verranno utilizzate, le VCR 11000/VCR 13000 con ACB o le VCR 12000/VCR 14000 con LRB in funzione della scelta finale sui tipi di booster laterali adottati.

I motori destinati a fornire la spinta al primo stadio dello SLS saranno inizialmente i 15 RS-25D rimasti dal programma Shuttle, inclusi i nove utilizzati per gli ultimi tre voli delle Navette Spaziali, con un ulteriore motore che potrà essere assemblato con i pezzi di ricambio esistenti, mentre per il futuro si passerà alla costruzione di una versione non riutilizzabile degli stessi , chiamata RS-25E.

La versione finale dello SLS, chiamata Block 2, avrà il primo stadio spinto da 5 motori RS-25E mentre il secondo stadio avrà 2 motori J-2X, portando il carico utile in LEO a 130 tonnellate.
   
Analogamente alla versione Block 1A, per lo SLS Block 2 sono previste attualmente quattro possibili configurazioni in funzione dell’utilizzo Cargo o con equipaggio e dell’accoppiamento a booster a combustibile solido o liquido, versioni che prendono il nome di VCR 21000, VCR 22000, VCR 23000 e VCR 24000.

Come per lo SLS Block 1A, anche per il Block 2 soltanto due configurazioni saranno alla fine prescelte in funzione della tipologia di booster utilizzati.

Le fasi di analisi e studio da parte dei team di progettazione dello SLS andranno avanti per i prossimi due anni, con diversi momenti di verifica e definizione delle successive tappe fino all’incontro di verifica del programma che si terrà all’inizio del 2014.

Nel frattempo i prossimi mesi vedranno l’attesa dal primo lancio della capsula Orion/MPCV per mezzo di un razzo vettore Delta IV Heavy previsto per l’inizio del 2014, i cui risultati verranno verificati nel Critical Design Review (CDR) di aprile 2015.

Il percorso di sviluppo fino ad ora tracciato dalla NASA per portare da qui a cinque anni al primo lancio dello Space Launch System prevede molti momenti di verifica intermedi ma anche una maggiore flessibilità di programmazione per potere evitare i problemi allungamento dei tempi di progettazione e di realizzazione verificatesi con l’ormai defunto programma Constellation.     

Fonte: nasaspaceflight.com

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Giuseppe Corleo

Ingegnere meccanico per corso di studi, informatico in ambito bancario per professione, appassionato di tutto ciò che riguarda astronomia, astronautica, meccanica, fisica e matematica. Articolista del sito Astronautinews.it dal 2011.